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Chimica dei pigmenti
I pigmenti
Il pigmento è una sostanza che dispersa in acqua o altro solvente gli
attribuisce un colore e a seconda della quantità di solvente aggiunta al
pigmento cambia l’intensità . Il Pigmento copre la superficie di un
oggetto, mentre i coloranti penetrano all'interno del supporto. Sono
quindi insolubili nel solvente, stabili fisicamente, quindi resistenti alla
luce o al calore. In biologia, il pigmento è ogni materiale colorato
presente nelle cellule vegetali e animali.
La classificazione dei pigmenti si basa sulla loro natura ed origine, per
cui i pigmenti possono essere suddivisi principalmente in:
● inorganici e organici;
● naturali e sintetici.
I pigmenti organici
Sono sostanze coloranti che differiscono da quelle tintorie per essere
insolubili sia in acqua che in oleoresine. A differenza dai pigmenti inorganici
presentano un potere colorante e coprente decisamente migliore e tonalità
di tinta estremamente brillanti e pulite. Hanno notevole stabilità agli acidi
ed agli alcali talvolta anche al calore ed, essendo chimicamente stabili e
privi di metalli pesanti, non dannosi per l'organismo umano né per
ingestione né per contatto con la pelle.
Principio fisico
Una qualunque sostanza ci appare colorata solo
in presenza di luce perché è formata da
molecole in grado di assorbire selettivamente
la luce incidente. Nel caso del bianco tutte le
lunghezze d'onda vengono riflesse, mentre nel
nero tutte le lunghezze d'onda vengono
assorbite.
Un fotone che colpisce una molecola del
pigmento, eccita un elettrone facendolo
passare da uno stato fondamentale ad uno
stato eccitato su di un orbitale più esterno. La
luce riflessa sarà priva delle lunghezze d'onda
e ci apparirà colorata. L'energia assorbita
dall'elettrone viene normalmente restituita a
lunghezze d'onda che cadono all'esterno della
fascia visibile (ad esempio nell'infrarosso) e
quindi non sarà percepibile dal nostro occhio.
I minerali nella pittura
I minerali venivano macinati finemente, setacciati e impastati con
acqua, olio o grasso animale. A volte venivano passati al forno per
intensificarne la tinta o verificarne la futura inalterabilità. Ancora
oggi vengono adoperati questi tipi di pigmenti anche se, per la
maggior parte, sono prodotti sinteticamente e mescolati con leganti
particolari che li rendono molto più resistenti.
Bianco
È ottenuto dalla polvere finissima di calcite, carbonato di calcio
CaCO3 ed è detto anche bianco di Parigi.
Dalla baritina, solfato di bario BaSO4, si ottiene un pregiato
pigmento detto bianco di barite.
La biacca è prodotta industrialmente ma in natura deriva da
masse di alterazione in carbonati biancastri, cerussite PbCO3 e
idrocerussite Pb3[OH|CO3]2.
II bianco di zinco si ottiene industrialmente dall'ossido di zinco
ZnO che in natura è un raro minerale chiamato zincite.
● Il giallo chiaro e il giallo oro sono
ottenuti dall'orpimento, trisolfuro
di arsenico As2S3
● Svariate tonalità di giallo, giallo-
arancio fino al rosso sangue
attraverso diverse tonalità di
bruno sono ottenute da argille
naturali ricche di ossidi e idrossidi
di ferro come ematite e limonite
e sono dette ocre.
● La limonite Fe2O3·nH2O non è
un minerale ma un insieme di
ossidi idrati di ferro i cui
componenti principali sono la
goethite e lepidocrocite FeOOH
seguite da idrossidi di ferro non
cristallizzati.
Il giallo perciò si ottiene da una
ocra gialla detta anche terra di
Siena. Se viene calcinata assume
una tonalità dorata e viene detta
terra di Siena bruciata. Se
nell'argilla sono presenti ossidi di
manganese si ha la terra d'ombra
di colore bruno.
Il giallo cadmio è un prodotto
industriale di solfuro di cadmio
CdS ma presente in natura in
incrostazioni terrose di
greenockite.
Di colore giallo sono anche l’ocra
di molibdeno, varietà di
molibdenite MoS2 e l’ocra di
antimonio, varietà di antimonite
Sb2S3.
Rosso
È ottenuto principalmente dalle ocre rosse, contenenti ematite, ossido di
ferro Fe2O3 detto anche rosso inglese.
Il rosso vermiglione è ottenuto dal cinabro, solfuro di mercurio HgS.
Il rosso minio è prodotto industrialmente ma in natura è presente nei rari
minerali minio Pb3O4 e litargirio PbO.
Il verde brillante si ottiene dalla
malachite, carbonato di rame
Cu2[(OH)2|CO3] .
Per alterazione di alcuni basalti
si formano la celadonite e la
glauconite, fillosilicati che
danno un pigmento verde
scuro detto terra di Verona.
Il miglior colore è ottenuto dal
lapislazzuli, una roccia ricca di
lazurite, tectosilicato di sodio e
calcio con alluminio ma, dato che
nell’antichità era molto cara e
pregiata, veniva sostituita con
azzurrite, carbonato di rame
Cu3[OH|CO3]2 che però col
tempo diventava verdastro.
L’azzurro si può ottenere anche dalla
fusione di silice SiO2, malachite,
calcare e natron o natrite
Na2CO3·10H2O.
Con la vivianite Fe3[PO4]2·8H2O si
può avere un economico colore
azzurro, blu o verde-azzurro.
Mescolando carbonio in polvere (carbone e grafite) con acqua e
argilla si ha il nerofumo.
Carbonatazione
La carbonatazione è un processo chimico,
naturale o artificiale, per cui una
sostanza, in presenza di anidride
carbonica, dà luogo alla formazione di
carbonati.
Tale fenomeno è frequente nei materiali
edili come i leganti (cemento, calce, ecc.)
dove l'idrossido di calcio, naturalmente
presente in essi, reagisce con l'anidride
carbonica con conseguente formazione
di carbonato di calcio secondo la
seguente reazione:
Ca(OH)2 +CO2 → CaCO3 +H2O
Carbonatazione della calce
Questa esposta all'aria, inizialmente perde per
evaporazione una parte dell'acqua di impasto
facendo presa, in seguito entrando in contatto
con l'anidride carbonica atmosferica
quest'ultima reagisce con l'idrossido di calcio
contenuto nella calce dando origine a
carbonato di calcio secondo la seguente
reazione:
Ca(OH)2 +CO2 → CaCO3 +H2O
Il carbonato di calcio insolubile salda fra loro gli
inerti (sabbia) della malta che in tal modo
indurisce e acquista una discreta resistenza a
compressione.
Tale fenomeno è stato alla base della tecnica di
pittura murale chiamata affresco.

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Chimica dei pigmenti

  • 2. I pigmenti Il pigmento è una sostanza che dispersa in acqua o altro solvente gli attribuisce un colore e a seconda della quantità di solvente aggiunta al pigmento cambia l’intensità . Il Pigmento copre la superficie di un oggetto, mentre i coloranti penetrano all'interno del supporto. Sono quindi insolubili nel solvente, stabili fisicamente, quindi resistenti alla luce o al calore. In biologia, il pigmento è ogni materiale colorato presente nelle cellule vegetali e animali. La classificazione dei pigmenti si basa sulla loro natura ed origine, per cui i pigmenti possono essere suddivisi principalmente in: ● inorganici e organici; ● naturali e sintetici.
  • 3.
  • 4. I pigmenti organici Sono sostanze coloranti che differiscono da quelle tintorie per essere insolubili sia in acqua che in oleoresine. A differenza dai pigmenti inorganici presentano un potere colorante e coprente decisamente migliore e tonalità di tinta estremamente brillanti e pulite. Hanno notevole stabilità agli acidi ed agli alcali talvolta anche al calore ed, essendo chimicamente stabili e privi di metalli pesanti, non dannosi per l'organismo umano né per ingestione né per contatto con la pelle.
  • 5. Principio fisico Una qualunque sostanza ci appare colorata solo in presenza di luce perché è formata da molecole in grado di assorbire selettivamente la luce incidente. Nel caso del bianco tutte le lunghezze d'onda vengono riflesse, mentre nel nero tutte le lunghezze d'onda vengono assorbite. Un fotone che colpisce una molecola del pigmento, eccita un elettrone facendolo passare da uno stato fondamentale ad uno stato eccitato su di un orbitale più esterno. La luce riflessa sarà priva delle lunghezze d'onda e ci apparirà colorata. L'energia assorbita dall'elettrone viene normalmente restituita a lunghezze d'onda che cadono all'esterno della fascia visibile (ad esempio nell'infrarosso) e quindi non sarà percepibile dal nostro occhio.
  • 6. I minerali nella pittura I minerali venivano macinati finemente, setacciati e impastati con acqua, olio o grasso animale. A volte venivano passati al forno per intensificarne la tinta o verificarne la futura inalterabilità. Ancora oggi vengono adoperati questi tipi di pigmenti anche se, per la maggior parte, sono prodotti sinteticamente e mescolati con leganti particolari che li rendono molto più resistenti.
  • 7. Bianco È ottenuto dalla polvere finissima di calcite, carbonato di calcio CaCO3 ed è detto anche bianco di Parigi. Dalla baritina, solfato di bario BaSO4, si ottiene un pregiato pigmento detto bianco di barite. La biacca è prodotta industrialmente ma in natura deriva da masse di alterazione in carbonati biancastri, cerussite PbCO3 e idrocerussite Pb3[OH|CO3]2. II bianco di zinco si ottiene industrialmente dall'ossido di zinco ZnO che in natura è un raro minerale chiamato zincite.
  • 8. ● Il giallo chiaro e il giallo oro sono ottenuti dall'orpimento, trisolfuro di arsenico As2S3 ● Svariate tonalità di giallo, giallo- arancio fino al rosso sangue attraverso diverse tonalità di bruno sono ottenute da argille naturali ricche di ossidi e idrossidi di ferro come ematite e limonite e sono dette ocre. ● La limonite Fe2O3·nH2O non è un minerale ma un insieme di ossidi idrati di ferro i cui componenti principali sono la goethite e lepidocrocite FeOOH seguite da idrossidi di ferro non cristallizzati.
  • 9. Il giallo perciò si ottiene da una ocra gialla detta anche terra di Siena. Se viene calcinata assume una tonalità dorata e viene detta terra di Siena bruciata. Se nell'argilla sono presenti ossidi di manganese si ha la terra d'ombra di colore bruno. Il giallo cadmio è un prodotto industriale di solfuro di cadmio CdS ma presente in natura in incrostazioni terrose di greenockite. Di colore giallo sono anche l’ocra di molibdeno, varietà di molibdenite MoS2 e l’ocra di antimonio, varietà di antimonite Sb2S3.
  • 10. Rosso È ottenuto principalmente dalle ocre rosse, contenenti ematite, ossido di ferro Fe2O3 detto anche rosso inglese. Il rosso vermiglione è ottenuto dal cinabro, solfuro di mercurio HgS. Il rosso minio è prodotto industrialmente ma in natura è presente nei rari minerali minio Pb3O4 e litargirio PbO.
  • 11. Il verde brillante si ottiene dalla malachite, carbonato di rame Cu2[(OH)2|CO3] . Per alterazione di alcuni basalti si formano la celadonite e la glauconite, fillosilicati che danno un pigmento verde scuro detto terra di Verona.
  • 12. Il miglior colore è ottenuto dal lapislazzuli, una roccia ricca di lazurite, tectosilicato di sodio e calcio con alluminio ma, dato che nell’antichità era molto cara e pregiata, veniva sostituita con azzurrite, carbonato di rame Cu3[OH|CO3]2 che però col tempo diventava verdastro. L’azzurro si può ottenere anche dalla fusione di silice SiO2, malachite, calcare e natron o natrite Na2CO3·10H2O. Con la vivianite Fe3[PO4]2·8H2O si può avere un economico colore azzurro, blu o verde-azzurro.
  • 13. Mescolando carbonio in polvere (carbone e grafite) con acqua e argilla si ha il nerofumo.
  • 14. Carbonatazione La carbonatazione è un processo chimico, naturale o artificiale, per cui una sostanza, in presenza di anidride carbonica, dà luogo alla formazione di carbonati. Tale fenomeno è frequente nei materiali edili come i leganti (cemento, calce, ecc.) dove l'idrossido di calcio, naturalmente presente in essi, reagisce con l'anidride carbonica con conseguente formazione di carbonato di calcio secondo la seguente reazione: Ca(OH)2 +CO2 → CaCO3 +H2O
  • 15. Carbonatazione della calce Questa esposta all'aria, inizialmente perde per evaporazione una parte dell'acqua di impasto facendo presa, in seguito entrando in contatto con l'anidride carbonica atmosferica quest'ultima reagisce con l'idrossido di calcio contenuto nella calce dando origine a carbonato di calcio secondo la seguente reazione: Ca(OH)2 +CO2 → CaCO3 +H2O Il carbonato di calcio insolubile salda fra loro gli inerti (sabbia) della malta che in tal modo indurisce e acquista una discreta resistenza a compressione. Tale fenomeno è stato alla base della tecnica di pittura murale chiamata affresco.