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Camilla Irine Mura Tecniche Fisiche per i Beni Culturali.

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Presentazione sul tema: "Camilla Irine Mura Tecniche Fisiche per i Beni Culturali."— Transcript della presentazione:

1 Camilla Irine Mura Tecniche Fisiche per i Beni Culturali

2  Gli ossidi di ferro si possono suddividere in due categorie: gli ossidi e gli ossidi- idrossidi.  Ne sono stati individuati 16 tipi, con struttura cristallina diversa, in cui sono presenti in rapporti variabili atomi di ferro bivalenti e trivalenti (ossidi a valenza mista e a valenza pura).

3 Fe 3 O 4 Magnetite (nero)  -Fe 2 O 3 Ematite (rosso)  -Fe 2 O 3 Maghemite (bruno-rossicio) FeO Wustite (nero)  -Fe 2 O 3  -Fe 2 O 3 rari  -FeOOH Goethite (giallo)  -FeOOH Akaganeite (giallo-marrone)  -FeOOH Lepidocrocite (arancio)  ’-FeOOH Ferroxigite (  -FeOOH forma sintetica ) (marrone-rossiccio) Fe 5 HO 8 · 4H 2 O Ferridrite (marrone –rossicio)

4  scarsa solubilità  brillantezza dei colori  presenza di altri cationi nel reticolo cristallino  discreta attività catalitica  struttura cristallina degli ossidi Fe x O, Fe 2 O 3 e Fe 3 O 4 basata su un reticolo cubico fcc di ioni O 2-.

5  È una ferrite, ossia un ossido misto con la struttura dello spinello inverso. É un materiale ferromagnetico. a = 0,839 nmspinello  Se la composizione è quella stechiometrica, Fe 3+ 2 Fe 2+ O 4, il rapporto FeII/FeIII è pari a 0,5 e il pigmento ricavato dà un buon nero.

6  Materiale ferromagnetico, con struttura a spinello inverso difettato simile a quella della magnetite e parametri magnetici simili. a = 0,835 nm  Al posto degli Fe 2+ nelle cavità ottaedriche del reticolo fcc degli O 2- ho delle vacanze.

7  È uno degli ossidi più stabili, spesso si trova come risultato finale delle trasformazioni di altri ossidi di ferro come riscaldamento di goethite o magnetite.  Struttura cristallina esagonale a =b = 0,5034 nm c = 1,3752 nm  90°  90°  120°.

8  Ossido non stechiometrico con una struttura rock-salt difettata con distribuzione ordinata di vacanze di Fe. La mancanza di Fe è compensata dall’ossidazione del Fe 2+ a Fe 3+.  L’ FeO stechiometrico ha gli Fe 2+ in tutti i siti ottaedrici del reticolo cubico dato dagli ossigeni.

9  Anche nota come Limonite  È uno degli ossidi-idrossidi più stabili termodinamicamente.  Struttura ortorombica dipiramidale a = 0,4596 nm, b = 0,9957 nm, c = 0,3021 nm.

10  Distingue le diverse forme strutturali di uno stesso composto.  Ossidi di Fe diffondono poco la luce, necessitano di irraggiamento laser a potenza elevata per ottenere uno spettro. Questo può causare lo spostamento delle righe spettrali o alterazioni del campione.  Confusione nella determinazione degli spettri dei vari ossidi.

11  Per il cristallo singolo a 240°C compaiono i primi tratti caratteristici dell’ematite: picchi a 300 e a 412 cm − 1. (martitization)  Le intensità dei picchi della magnetite decrescono.  Lo spettro di un campione scaldato su di una fiamma risulta simile. La temperatura del campione irraggiato < 400°C, le modifiche strutturali potrebbero dipendere dalla morfologia superficiale.

12  Per la polvere (0,3-1  m), soggetta all’ossidazione a temperature minori, si arriva all’ematite attraverso lo stadio metastabile della maghemite.  Comportamento simile per molti altri composti.  All’aumentare della potenza del laser l’ematite mostra allargamento di banda e red-shift dei picchi.

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16  Stima della densità degli stati dei fononi attraverso il potenziale interatomico del modello di Born V ij (r ij ) = [-Z i Z j e 2 /r] + [A ij exp(-r/  ij ) - C/r ij 6 ]  Simulazioni sono state svolte considerando un potenziale a due corpi per Fe 3+ -O, Fe 2+ -O, and O 2- -O 2-.  Le frequenze di vibrazione sono state calcolate con le radici quadrate degli autovalori della matrice dinamica divisi per le masse.

17 Y (e)k (eVÅ -2 ) Fe O Y (e)k (eVÅ -2 ) Fe Fe O Y (e)k (eVÅ -2 ) Fe Fe O interactionA (eV)  (Å) C (eV Å 6 ) Fe 3+ -O Fe 2+ -O O 2- - O Interatomic Potentials for Magnetite Interatomic Potentials for Maghemite Shell Model interactionA (eV)  (Å) C (eV Å 6 ) Fe 3+ -O Fe 2+ -O O 2- - O Interatomic Potentials for Hematite interactionA (eV)  (Å) C (eV Å 6 ) Fe 3+ -O O 2- - O Shell Model

18  Abbassando la simmetria della struttura cristallina lungo la sequenza Fe 3 O 4 >  -Fe 2 O 3 >  -Fe 2 O 3 aumentano il numero di fononi Raman attivi. Può essere una spiegazione dei mutamenti negli spettri quando si hanno le transizioni di fase  I fononi Raman a simili numeri d’onda per Fe 3 O 4 e  -Fe 2 O 3 hanno origine atomica diversa.

19  I pigmenti sono sostanze, per lo più inorganiche, che, impastate in un legante, danno una colorazione ad una superficie.  La colorazione viene data dal pigmento per assorbimento.  L’uso degli ossidi di ferro come pigmenti è dovuto alle buone proprietà cromatiche e coprenti, alla completa atossicità e alla facile reperibilità.  La calcinazione causata da forti fonti di calore provoca cambiamento del colore.

20 NameComposition Band Wavenumbers cm -1 and Relative Intensities Excitation Wavelength and Power Notes and Date c Mars orange Synthetic iron(III) oxide, Fe 2 O 3 (Mars yellow calcinato) 224vs; 291vs; 407m; 494w; 608m nm 3 mW Middle 19 th C Mars redsynthetic iron(III) oxide, Fe 2 O 3 224vs; 291vs; 407m; 494w; 610m; 660w(sh) nm 3 mW Middle 19 th C red earths/ red ochre iron(III) oxide chromophore (Fe 2 O 3 + clay + silica) (ochre è Mars yellow calcinato) 220vs; 286vs; 402m; 491w; 601w nm 3 mW Mineral Mars yellowsynthetic iron(III) hydroxide, Fe(OH) 3 245w; 299m; 387s; 480w; 549w; nm 1.5 mW Middle 19 th C yellow ochre goethite (Fe 2 O 3.H 2 O) + clay + silica (secondo altri è scambiato con Mars yellow) 240w(sh); 246w; 300m; 387s; 416m; 482w; 551w; 1008s nm 1.5 mW Mineral ColourNameCompositionNotes and Date a blackmagnetiteiron(II) di-iron(III) oxide, Fe 3 O 4 Mineral. Transforms rapidly to Fe 2 O 3 in the laser beam Mars blacksynthetic iron(II) di-iron(III) oxide, Fe 3 O 4 (secondo altre fonti FeO) Middle 19 th C. Transforms rapidly to Fe 2 O 3 in the laser beam Pigmenti difficilmente identificabili tramite spettroscopia Raman

21  Rossi:  Terra di Siena - Fe(OH) 3 Simile all’ocra gialla, se calcinata Terra di Siena bruciata bruno-aranciata.  Terra d’ombra - Fe(OH) 3 Se calcinata bruno-rossastra  Vetriolo bruciato - FeSO 4 Anche bruno violaceo  Blu:  Blu di Prussia- Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3  Bruno-aranciati:  Bruno di Marte – Fe 2 O 3 Calcinazione più lunga del Giallo di Marte rispetto all’Arancio di Marte, proseguendo si ottiene il violetto  Bruno di Prussia -Fe 4 [Fe(CN) 6 ] 3 Dalla calcinazione del Blu di Prussia

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24  Raman study of magnetite (Fe3O4): laser-induced thermal effects and oxidation Olga N. Shebanova and Peter Lazor (2003)  Infrared- and Raman-Active Phonons of Magnetite, Maghemite, and Hematite: A Computer Simulation and Spectroscopic Study Irina Chamritski and Gary Burns (2004)  Raman Microspectroscopy of Some Iron Oxides and Oxyhydroxides D. L. A. de Faria, S. Ven â ncio Silva and M. T. de Oliveira (1997)  The preparation of magnetite, goethite, hematite and maghemite of pigment quality from mill scale iron waste M.A. Legodi, D. de Waal (2006)  Raman spectroscopy of iron oxides and (oxy)hydroxides at low laser power and possible applications in environmental magnetic studies Monika Hanesch (2008)  Eterostrutture nanocristalline a base di ossido di titanio e ossido di ferro Raffaella Buonsanti (2005)  Bulk and surface phases of iron oxides in an oxygen and water atmosphere at low pressure Guido Ketteler, Werner Weiss, Wolfgang Ranke and Robert Schlogl (2001)  La Fabbrica dei Colori

25     


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