Ne faremo di tutti i colori - Dipartimento di Fisica - Università degli ...

Università degli Studi di Genova
Dipartimento di chimica e chimica industriale
Progetto Lauree Scientifiche
Laboratori Regionali
2009-2010
Ne faremo di tutti i colori
Sintesi di prodotti pittorici
Dr. Riccardo Carlini

Il colore
L’aspetto più interessante di un’opera pittorica è legato alla
conoscenza dei pigmenti e dei coloranti presenti. Il colore ha una
profonda influenza su di noi, per motivi non solo artistici, ma
radicati nelle risposte emozionali che essi innescano nella sfera
sensoriale

Il colore gioca un ruolo essenziale nella vita di tutti i giorni: ci orienta
nella scelta del cibo, dei vestiti e dell’ambiente in cui vivere; controlla il
traffico, scatena emozioni e ci aiuta a descrivere stati d’animo
I colori hanno significati che variano da continente a continente, da
cultura a cultura
Tutto questo è sempre stato uno spunto fondamentale per i pittori che si
servivano dei colori per trasmettere le proprie emozioni con le loro opere

Aspetti culturale del colore
Colore Significato culturale
Cina - simbolo di celebrazione e fortuna
India - colore della purezza
Rosso
Stati Uniti - colore di Natale combinato con il verde
Culture orientali - gioia se combinato con il bianco
Asia - sacro, imperiale
Giallo
Culture occidentali - gioia, felicità
Cina - associato all’immortalità
Colombia - associato al sapone
Blu Indù - il colore di Krishna
Ebrei - santità
Medio Oriente - colore protettivo
India - il colore dell’Islam
Verde Alcuni popoli dei paesi tropicali - associato al pericolo
Stati Uniti - colore di Natale
Porpora Culture occidentali - regalità
Bianco
Culture orientali - morte
Stati Uniti - purezza
Nero Culture occidentali - morte

Il colore del cibo
Gli alimenti sono spesso addizionati di coloranti, perché il colore è un
importante fattore che si aggiunge al nostro piacere di mangiare. In
alcuni casi il colore è reso più vivo con prodotti sintetici in altri gli
additivi sono di origine naturale, come gli antociani (sotto) che sono
contenuti nei frutti a bacca rossa e blu.
Gli antociani sono dei pigmenti fotosensibili che subiscono reazioni redox
in presenza di luce. Essi sono alla base di un’altra attività PLS: la cella di
Graetzel.

Il colore nella storia
Lo studio dell’uso del colore nel corso della storia dell’uomo ci consente di
constatare quanto profonda fosse la conoscenza dell’ambiente in cui
l’uomo viveva: una conoscenza sperimentale di piante, animali e rocce
incredibilmente profonda ed estesa. Alcune scoperte e alcune sintesi nel
campo della chimica delle sostanze coloranti, operate da popoli antichi, ci
appaiono stupefacenti nella loro genialità, pur con soluzioni che possono
sembrare oggi curiose
La sintesi del Blu Blu Egiziano da parte
degli antichi Egizi prevede l’unione
del colorante a base di rame, della
sabbia, del calcare e di un
fondente alcalino che permette la
fusione dei quattro composti.

λ = ν- 1
λ= = lunghezza d’onda
ν = frequenza
E = h*ν
La luce
Con h=cost. di Planck = 6.6 * 10 -34 Js
La luce ha natura
ondulatoria (onde) e
corpuscolare (fotoni)
Più alta è l’energia legata alla
radiazione più essa assumerà
colorazioni tendenti al bluvioletto

Lo spettro elettromagnetico comprende l'intera gamma delle lunghezze
d'onda esistenti in natura, dalle onde radio, lunghissime e poco
energetiche, ai raggi cosmici, cortissimi e dotati di straordinaria energia.
La luce visibile, ovvero l'insieme delle lunghezze d'onda a cui l'occhio
umano è sensibile e che sono alla base della percezione dei colori,
costituisce solo una piccolissima porzione all'interno dello spettro
elettromagnetico, cioè tra 380 e 780 nanometri

Intervalli spettrali
nome λ (intervallo) colore tipo nome λ (intervallo) colore tipo
Bianco Ciano ~ 485-500 nm
Grigio Azzurro
Nero Blu ~ 440-485 nm
Rosso ~ 625-740 nm Indaco
Marrone ~ 590-625 nm Viola ~ 380-440 nm
Marrone chiaro Violetto
Arancione ~ 590-625 nm Magenta
Giallo ~ 565-590 nm Rosa
Verde ~ 500-565 nm

Una capra come vede una fragola?
La luce,è recepita dai nostri organi visivi che la
processano fornendo al cervello gli impulsi che
permettono la distinzione dei colori. Ogni colore
che vediamo E’ un'impressione che il nostro
cervello registra, quando combina i segnali
provenienti da queste 3 bande cromatiche.
Questo è valido per gli organismi umani ma al di fuori del nostro
sistema tutto cambia. La visione dei colori dipende dai coni e dai
bastoncelli presenti nella retina. Infatti le capre non riescono a vedere
il rosso come noi perché vedono in pratica tutto verde.
Ecco perché divorano qualsiasi cosa: per loro è tutto erba!
Il toro, invece, è daltonico: non riesce a
distinguere alcuni colori tra i quali il rosso.
Quindi non è il rosso a farlo infuriare ma il
continuo movimento del drappo e del torero !

Perché il cielo è blu e le nuvole sono bianche?
Le molecole di gas dell’atmosfera hanno dimensioni comparabili alla
lunghezza d’onda della la luce. La luce rossa, che ha una lunghezza
d'onda maggiore tende a "scavalcarle" senza interagire; questa luce,
dunque, prosegue la sua propagazione rettilinea lungo la direzione
iniziale. Al contrario, la luce blu ha una lunghezza d'onda inferiore e
interagisce con le molecole ed è infatti riflessa in tutte le direzioni (fu
Einstein a dimostrare nel 1911, che erano proprio le molecole, e non le
polveri in sospensione, la causa della diffusione).
Vicino all'orizzonte il cielo è di un azzurro più chiaro perché la luce,
per raggiungerci da questa direzione, deve attraversare più aria e
viene diffusa maggiormente indebolendo l’intensità della luce blu.
Le nuvole e la nebbia ci appaiono bianche perché consistono di
particelle più grandi delle lunghezze d'onda della radiazione visibile, e
diffondono tutti i colori allo stesso modo dando come risultato una
luce bianca.

Colori complementari
I colori corrispondenti alla lunghezza d’onda assorbita e a quella
riflessa da un oggetto sono tra loro complementari. Un oggetto
che sia in grado di assorbire la radiazione a 400-440 nm (luce
violetta) apparirà giallo-verde; Con queste informazioni e
conoscendo le caratteristiche di assorbimento della luce di un
pigmento è possibile generare i colori in modi diversi.
Per esempio, il colore rosa si può ottenere in tre modi:
• diluendo luce arancio (~620 ( 620 nm) con luce
bianca
• miscelando luce rossa (~700 ( 700 nm) e ciano
(~490 490 nm)
• miscelando luce rossa (~700 ( 700 nm), verde
(~5 ~520 20 nm) e violetta (~420 ( ~420 nm)
La miscelazione di colori puri può avvenire per sintesi additiva o
sottrattiva

Introduzione ai pigmenti
I pigmenti sono la base di tutti i dipinti. I primi pigmenti erano
costituiti semplicemente da terra o argilla, dispersi in mezzi come
saliva o grassi animali. Al giorno d’oggi, i pigmenti sono spesso
sofisticati capolavori di ingegneria chimica
La caratteristica comune di tutti i pigmenti è la dispersione del
materiale grezzo in un mezzo opportuno, generalmente un liquido.
L’evaporazione del
liquido causa la formazione di
una pellicola, grazie alla
quale il pigmento aderisce
alla superficie del dipinto
Il colore di un pigmento
dipende principalmente
dalla sua struttura chimica
che influenza le proprietà
di assorbimento e
riflessione della luce.

Pigmenti inorganici e pigmenti organici
I pigmenti si dividono in due classi:
• pigmenti inorganici, quasi tutti di origine
minerale e struttura cristallina, ottenibili
naturalmente o per sintesi; essi compongono la
maggior parte dei materiali pittorici in arte
• pigmenti organici, composti cioè
essenzialmente da carbonio, idrogeno e
ossigeno; rispondono a questa definizione i
coloranti che, fissati su un supporto minerale
opaco, si trasformano in lacche (es. Alizarina);
sono attualmente disponibili alcuni pigmenti
organici sintetici, come le ftalocianine.

Stabilità chimica
Le caratteristiche chimiche di un pigmento devono essere compatibili con
l’ambiente chimico circostante, comprendendo in questa definizione i mezzi
disperdenti, i protettivi, gli strati di preparazione ma anche gli altri pigmenti,
nei confronti dei quali il pigmento deve essere inerte
Un esempio di degradazione chimica
può essere il viraggio al verde di
pigmenti gialli costituiti da cromati:
in presenza di sostanze riducenti
(come alcuni pigmenti organici) si ha
la riduzione di Cr(VI) a Cr(III)
La stabilità chimica dei pigmenti deve
esplicarsi anche nei confronti di sostanze
esterne, quali l’ossigeno (presente
nell’aria), l’umidità e agenti potenzialmente
aggressivi come i gas inquinanti: SO 2 , SO 3
ed H 2 S; quest’ultimo è in grado di
degradare pigmenti a base di piombo,
argento e altri metalli con cui forma
solfuri neri

Compatibilità tra pigmenti
Pigmento Incompatibilità
PIGMENTI A BASE DI RAME
Verde smeraldo Annerisce in presenza di pigmenti contenenti zolfo (Cu forma solfuro)
Verdigris Annerisce in presenza di pigmenti contenenti zolfo
Verde ftalocianina Non annerisce in presenza di pigmenti contenenti zolfo (Cu non metallico)
PIGMENTI A BASE DI ZOLFO
Giallo cadmio, Rosso cadmio Non mescolare con pigmenti a base di piombo e di rame
Orpimento, Realgar Da non mescolare con pigmenti a base di piombo e di rame
Vermiglione Da non mescolare con pigmenti a base di rame
PIGMENTI A BASE DI PIOMBO
Bianco piombo Incompatibile con pigmenti contenenti zolfo
Giallo di piombo-stagno Incompatibile con pigmenti contenenti zolfo
Massicot Incompatibile con pigmenti contenenti zolfo
Giallo di Napoli Incompatibile con pigmenti contenenti zolfo
ALTRI PIGMENTI
Lacca di alizarina Perde durabilità se mescolato con ossidi di ferro (UV assorbente)
Lacca di robbia Distrutta in presenza di calce
Blu di Prussia Mescolato con Bianco zinco, tende a sbiadire se esposto alla luce
Zafferano Miscelato con altri colori, tende a sbiadire

Procedura
Sintesi dei pigmenti
Pesare la quantità di reagente 1 nel becker da 100 ml su
bilancia tecnica e solubilizzare, agitando, con 50 ml di
acqua deionizzata calda.
Ripetere la stessa operazione con il reagente 2 in un bekher
da 200 ml.
Versare il contenuto del becker 1 nel becker 2 e agitare.
Lasciare depositare il precipitato
Filtrare su buchner sotto vuoto
Mettere in stufa per qualche minuto.

COLORE REAGENTE 1 REAGENTE 2 PRODOTTO
BIANCO CaCl 2 3 g Na 2 CO 3 3 g CaCO 3
BLU FeCl 3 1.5 g K 4 Fe(CN) 6 4 g KFe 2 (CN) 6
LAVANDER Co(NO 3 ) 2 2 g Na 2 CO 3 3 g CoCO 3
GIALLO Pb(NO 3 ) 2 1 g KI 2 g PbI
VERDE Co(NO 3 ) 2 1.5 g K 4 Fe(CN) 6 4 g Co 2 Fe(CN) 6

Procedura
Preparazione dei leganti
UOVO
Rompere il guscio dell’uovo, isolare l’albume dal
tuorlo e riporre albume e tuorlo un 2 beute da
100 ml
Aggiungere alcune gocce di acido acetico diluito
OLIO DI LINO
Prelevare 10 ml di olio di lino crudo o 10 ml di olio
di lino cotto in un cilindro graduato.

Procedura
Prelevare una spatolata di pigmento secco e
porlo in un vetro d’orologio o in una capsula di
Petri. Aggiungere goccia a goccia il legante
scelto.
Amalgamare con la spatola o con un pestello fino
ad ottenere un impasto omogeneo. Ripetere
l’operazione con gli altri pigmenti e gli altri
leganti.
Stendere su foglio con l’aiuto di un pennellino il
prodotto finale e lasciare asciugare all’aria.

“La cosa più bella che possiamo
sperimentare è il mistero; è la fonte di
ogni vera arte e di ogni vera scienza.”
Albert Einstein