Chimica per i beni culturali

LATERIZI

Rientrano nella terracotta (materiale silicatico poroso comune ottenuto dalla cottura delle argille ricche di Fe a 900-1000°C), usati nell'edilizia dalle civiltà antiche. Si tratta di materiali ceramici più poveri visto che le materie prime non venivano raffinate e il prodotto finito non ha alcun rivestimento ceramico. Inizialmente i mattoni argillosi erano forgiati e lasciati essiccare al sole, solo in un secondo momento si cominciò a cuocerli. L'impasto era a base di:

• Argilla: tipi comuni, ricchi di ossidi di Fe e con ossido di Ca variabile. La componente argillosa plastica è costituita da illite, montmorillonite e clorite, mentre la caolinite è trascurabile (40-50%);
• Complementari: materie prime non argillose che servono a regolare la plasticità delle argille, l'essiccamento e la T di cottura massima, il ritiro del manufatto dopo la cottura e la resistenza meccanica del prodotto finale;
• Scheletro sabbioso: 30-40% del totale,

Il materiale è costituito prevalentemente da quarzo, pochifeldspati, ossidi di Fe e una scarsa componente carbonatica. Le materie prime vengono macinate, miscelate e sottoposte a formatura dell'impasto, che viene poi essiccato e cotto. La cottura serve al consolidamento e alladensificazione del manufatto, attraverso reazioni chimico-fisiche innescate dall'alta temperatura:

• Deidratazione: i materiali argillosi perdono l'acqua di costituzione;
• Decarbonatazione: i carbonati si decompongono liberando CO2. Si forma ossido di Ca, molto reattivo che si combina con i residui dei minerali argillosi formando silicati e allumino-silicati di Ca/ di Ca e Mg.

La liberazione di acqua e CO2 influisce sulla porosità del tessuto ceramico. Il colore dipende da:

• Tipo di argilla: Fe, rosso-giallastra/rosso-brunastra, ma la tonalità è influenzata anche da ossidi di Ca e di Al. La colorazione sarà tanto più chiara quanto più sono abbondanti Ca e Al;
• Atmosfera di cottura:

si forma ematite in ambiente ossidante, mentre in ambiente riducente si ha il passaggio da ioni ferro a ferrosi (Fe ) che hanno colore diverso in 2+ base a T. ANALISI CERAMICA In archeometria presenta le stesse difficoltà del vetro, perché si parte da una miscela di materia prime mutuate da T e reazioni chimiche. Inoltre il passaggio ad una struttura vetrosa impedisce il riconoscimento di molecole all'interno del prodotto finito. È quindi solo possibile l'analisi elementare. Sono stati fatti comunque studi archeometrici, vista l'importanza delle ceramiche: - Caratterizzazione elementare: studi di provenienza del reperto ceramico e dell'argilla in base a composizione elementare (spettroscopia atomica, fluorescenza X, spettroscopia XRF), anche se a causa delle varie reazioni è difficile ricollegare il reperto all'argilla con cui è stato forgiato. Per questo motivo i chimici preferiscono classificare i reperti ceramici solo in base allaloro composizione elementare senza correlarli all'argilla, ma semplicemente confrontando i profili di distribuzione degli elementi tra campioni di origine di diversa provenienza, stilando così dei gruppi di manufatti. L'attribuzione assoluta è poi fatta confrontando la composizione di reperti di provenienza ignota con reperti di provenienza certa. Nelle materie prime a volte sono presenti impurità cristalline che non hanno subito vetrificazione e che quindi sono rilevabili con XRD o Raman; esse forniscono informazioni quali la temperatura di cottura sia che si tratti di materiali originali (es. calcite) sia formati ad effetto della temperatura (es. diopside). - Caratterizzazione di proprietà tecnologiche: per definire le capacità tecnologiche (temperatura di cottura) e il tenore di vita di una civiltà. - Conservazione e restauro: effetti degli agenti atmosferici sulla ceramica. Ripristino di aree danneggiate. Le ceramiche possono essere analizzate anche con la microscopia SEM che

Permette di differenziare il corpo ceramico dal rivestimento (analisi stratigrafica) riconoscendo zone aventi composizione/tessiture differenti.

Caso studio dell'altare di Santa Maria Assunta, Fra Mattia della Robbia, Montecassiano: dal '700 fu spostato in un altare laterale, ma inizialmente era nell'altare centrale. Le varie parti sono state assemblate dopo l'iniziale cottura e poi alcune sono state invetriate, mentre altre sono state semplicemente dipinte dopo la prima cottura senza invetriatura. In occasione del restauro dell'OPD, sono stati fatti i campionamenti per capire i materiali originali. Le stratigrafie complesse rivelano gli interventi di restauro.

Il FTIR ha riscontrato molto Al nelle zone rosse, dimostrando l'uso della lacca DOC. UNI NORMAL 1/88 Documento relativo alle alterazioni dei materiali lapidei, assorbito poi dall'UNI (ente di unificazione nazionale, che acquisì tutte le normative del Normal, fatte da ricercatori di CNR e ICR sui.

di cavità o buchi. - Erosione: processo di usura del materiale causato dall'azione di agenti esterni,come l'acqua, il vento o il calore. Può portare alla perdita di materiale e alla formazionedi superfici irregolari. - Spalling: distacco di frammenti superficiali del materiale, causato da variazioni di temperatura, umidità o sollecitazioni meccaniche. - Efflorescenza: deposito di sali solubili sulla superficie del materiale, causato dall'evaporazione dell'acqua presente all'interno. - Biodegradazione: deterioramento del materiale causato da organismi viventi, come batteri o funghi. - Corrosione: processo di deterioramento del materiale metallico causato dall'azione di agenti chimici o elettrochimici. - Fessurazione: formazione di fessure o crepe nel materiale, causata da tensioni interne o sollecitazioni esterne. - Desquamazione: distacco di strati superficiali del materiale, causato da variazioni di temperatura o umidità. - Decolorazione: perdita o alterazione del colore originale del materiale, causata da agenti chimici o esposizione alla luce. - Infiltrazione: penetrazione di sostanze estranee all'interno del materiale, che possono causare danni o alterazioni. - Deterioramento meccanico: danni al materiale causati da sollecitazioni meccaniche, come urti o vibrazioni. - Deterioramento termico: danni al materiale causati da variazioni di temperatura, come dilatazioni o contrazioni. - Deterioramento chimico: danni al materiale causati da reazioni chimiche con agenti esterni, come acidi o basi. - Deterioramento biologico: danni al materiale causati da organismi viventi, come insetti o roditori. - Deterioramento atmosferico: danni al materiale causati dall'azione degli agenti atmosferici, come pioggia acida o inquinamento.

di polvere del materiale sulle pareti, efflorescenza e colonie di microrganismi. Spesso è dovuto a erosione eolica (vento).

Decoesione: diminuzione di coesione e adesione tra i componenti, con aumento di porosità e lieve peggioramento delle caratteristiche meccaniche originarie. Ha diversi stati di progressione: disgregazione e polverizzazione.

Esfoliazione: degradazione che si manifesta con sollevamento di strati superficiali sottili paralleli tra loro a seguito da distacco. Se causata da microflora si parla di desquamazione.

Fessurazione/fratturazione: degrado che si manifesta con la formazione di soluzioni di continuità del materiale, con o senza spostamento delle parti (frattura). Può essere causata dalla penetrazione localizzata di radici di piante infestanti.

Scagliatura: degradazione che si manifesta con il distacco totale/parziale di parti, spesso secondo soluzioni di continuità nel materiale originario. Sono costituite generalmente di materiale.

ma generalmente sottile rispetto al substrato sottostante.- Erosione: rimozione progressiva di materiale dalla superficie del substrato, causatadall'azione di agenti atmosferici o meccanici.- Fessurazione: formazione di fessure o crepe nella superficie del materiale, generalmentecausata da tensioni interne o da agenti esterni.- Infiltrazione: penetrazione di acqua o di altri fluidi all'interno del materiale, generalmentecausata da porosità o da difetti nella struttura.- Patina: sottile strato di alterazione che si forma sulla superficie del materiale, generalmentecausato dall'azione di agenti atmosferici o chimici.- Perdita di materiale: rimozione o dissoluzione di parti del materiale, generalmentecausata da agenti chimici o da usura.- Rottura: frattura o separazione del materiale in più parti, generalmente causata da tensioniinterne o da agenti esterni.- Spaccatura: formazione di una fessura o di una crepa che divide il materiale in due parti,generalmente causata da tensioni interne o da agenti esterni.- Usura: deterioramento progressivo della superficie del materiale, causato dall'azione diagenti meccanici o abrasivi.con il substrato.- Reticolazione: formazione di una rete tridimensionale di legami chimici tra le molecole di un materiale, che conferisce maggiore coesione e resistenza.- Ruggine: ossidazione del ferro o di altri metalli, che porta alla formazione di uno strato di colore rossastro sulla superficie.- Sbucciatura: distacco di uno strato superficiale di materiale, che può avvenire per varie cause come l'usura, l'azione meccanica o la degradazione chimica.- Scrostamento: distacco di uno strato superficiale di materiale, che può avvenire per varie cause come l'azione meccanica, l'umidità o la degradazione chimica.- Spaccatura: formazione di fessure o crepe nel materiale, che possono essere causate da variazioni termiche, movimenti strutturali o azioni meccaniche.- Usura: perdita di materiale a causa dell'attrito o dell'azione meccanica ripetuta.- Vetrificazione: trasformazione di un materiale in una sostanza vetrosa, che conferisce maggiore resistenza e impermeabilità.

estranee al materiale lapideo.

Pitting: fori ciechi, numerosi e ravvicinati, di forma emisferica e di diametro di pochi mm.

Rigonfiamento: sollevamento superficiale del materiale, di forma, colore e consistenza variabili.

Cloruri di Cu: Sali verdastri che si formano sul bronzo per puliture sbagliate.

DIAGNOSTICA

Utile ad acquisire info sui materiali costituenti un'opera d'arte e scegliere un progetto di diagnostica più opportuno e l'obbiettivo da raggiungere. Lo scopo è di rispondere a interrogativi, capire dove, quando e da chi e con quali materiali è stato prodotto il manufatto.

Le tecniche diagnostiche vengono quindi scelte in base alla finalità dello studio. È una disciplina molto antica, già studiata nel 1795 dal prof. Klaproth che studiava le monete romane e i vetri, sciogliendo gli oggetti in HCl e acido nitrico. Ma con la necessità di preservare il bene, nel 900 nascono i primi laboratori di analisi nei musei e si cerca

Di sviluppare tecniche analitiche anche senza campionamento, o al massimo micro-distruttive.

Opere di Giovanni Santi: analizzate con XRF, microscopia in situ, IR FC. Sono state riscontrate tavole in pioppo con innesti a farfalla, preparazione a gesso e colla, disegno lineare. Aggiunge il vetro macinato alle preparazioni per farle sembrare più luminose (anche valore essiccante).

Tavole degli uomini illustri, studiolo di Federico: il SEM ha identificato il pioppo, incastri con elementi metallici, con indagini micro invasive si sono individuate preparazioni a base di S e Ca, in IR si è visto il disegno preparatorio. Tecnica esecutiva olio.

Chiesa di San Pietro in Valle, Fano: epoca barocca, 40 marmi diversi usati per fare decorazioni geometriche a mo' di tarsie e incollati con pece greca. Analizzati con XRD (diffrattometria a raggi X) e XRF, utili per la classificazione, e pietre di reimpiego dell'età classica.