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Chimica e arte gianni michelon università cafoscari venezia.

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Presentazione sul tema: "Chimica e arte gianni michelon università cafoscari venezia."— Transcript della presentazione:

1 chimica e arte gianni michelon università cafoscari venezia

2 vedere, guardare, osservare ci sono edifici, monumenti, opere darte vicino ai quali passiamo spesso, ma senza osservarli con attenzione osservare con attenzione significa anche osservare i particolari, guardare cioè anche con occhio scientifico, non solo estetico ciò che ci circonda vi proporrò perciò alcune immagini di cose che sembreranno rarità e sono invece esempi comunissimi; faremo ipotesi scientifiche sui fenomeni e cercheremo ragionevoli soluzioni possibili (di carattere meccanico o chimico)

3 un laboratorio:Venezia problemi che riguardano il degrado di edifici, statue, monumenti, materiali, si presentano dovunque Venezia li presenta in modo macroscopico anche perché quasi tutti questi problemi sono legati alla presenza dellacqua se ci trovassimo in ambiente anidro quasi tutti scomparirebbero, ma… non ci saremmo nemmeno noi! ed ora qualche immagine su cui discuteremo:

4 mattoni 1

5 mattoni 2

6 mattoni 3

7 mattoni 4

8 mattoni 5

9 sculture 1

10 sculture 2

11 pietra 1

12 pietra 2

13 pietra 3

14 metalli su pietra

15 osservazioni che cosa avete notato di anormale? per esempio: incrostazioni bianche sui mattoni (di che cosa?) parziale demolizione dei mattoni (perché?) distacco di intonaco dai mattoni (come mai?) pietra bianca con macchie scure (di che natura e in quali zone dellopera?) sculture che hanno perso loro parti (perché? e quali?)

16 qualche domanda… quali ipotesi si potrebbero fare sui fenomeni? è possibile confermarle? è possibile programmare interventi per eliminare/ridurre i problemi? secondo quali criteri? la chimica potrebbe servire? da sola oppure no? la storia della chimica e della tecnologia può aiutare, come anche qualche nozione di chimica fisica delle soluzioni…

17 qualche risposta sui mattoni… quelle incrostazioni bianche sono costituite di sali marini (basta fare una semplice analisi) come mai ne troviamo così tanti sui mattoni di Venezia? è colpa della risalita capillare la soluzione di sali (acqua della laguna) penetra nei pori fino ad arrivare in superficie: qui parte del solvente evapora; quando si arriva alla saturazione, i sali iniziano a cristallizzare è un problema solo estetico?

18 il degrado dei mattoni… a parte che non è bello vedere queste patine bianche sul rosso del mattone… cè qualcosa di ancora più grave: molti sali sono igroscopici (vedi NaCl) e mantengono perciò umida la muratura alcuni sali possono diventare idrati, aumentando il volume e spaccando il mattone se si trovano al loro interno se tra mattone e rivestimento esterno si ha efflorescenza salina, questa può provocare il distacco del rivestimento (oppure la soluzione è costretta a salire ancora più su) che fare?

19 qualche soluzione… è evidente che sarebbe auspicabile eliminare la risalita (se non si può eliminare lacqua) si può pensare a tecniche come: taglio orizzontale del muro (tecnica meccanica) tecnica cuci-scuci con mattoni impermeabilizzati (mista, meccanica-chimica) impermeabilizzazione diretta della muratura con materiali idrorepellenti fluidi (chimica) come si interpreta teoricamente lintervento dal punto di vista chimico?

20 interpretazione chimico-fisica… la risalita capillare è dovuta allinterazione dellacqua con le pareti polari dei pori per eliminare o ridurre linterazione occorre rendere meno polari (o apolari se possibile) le pareti dei pori; come indagare sulla polarità? a: su superficie polare b: su superficie protetta c: su superficie apolare : angolo di contatto forze di adesione e di coesione

21 un esempio semplificato… il mattone è costituito di silicati, perciò la superficie ultima dei pori presenterebbe solo atomi di ossigeno: Si O Si ma essendo umido lambiente, per somma di H 2 O, avremo invece ossidrili OH Si OH Si OH gli OH interagiscono con lacqua della soluzione mediante legami H; è come se lacqua potesse arrampicarsi lungo le pareti dei pori

22 come si potrebbe fare? visto che il problema sta nella polarità degli OH, dovremmo cercare di renderli passivi, non polari se li facessimo reagire, per esempio, con qualcosa di apolare, avremmo risolto il problema: Si OH Cl CH 3 Si Cl CH 3 Si O CH 3 Si Si O CH 3 -2HCl + il reagente si chiama dimetil dicloro silano e il processo silanizzazione

23 passiamo a intonaci e pietre risale ad oltre due millenni fa la scoperta delle capacità adesive delle malte: CaCO 3 calore (T= °C) CaO + CO 2 +H 2 O Ca(OH 2 ) +CO 2 lentamente! anche 9-12 mesi

24 che può succedere? malte, intonaci, pietre calcaree, sono costituite di (o contengono) carbonato di calcio: SO 3 in acqua CaSO 4 + CO 2 +H 2 O CaSO 4 2H 2 O SO 2 da combustione + ossidazione CaCO 3 gesso

25 e che differenza cè? calcare (CaCO 3 ) e gesso (CaSO 4 2H 2 O) hanno volumi diversi e solubilità diversa (il gesso è più di 100 volte più solubile del calcare) perciò: il gesso viene portato via dallacqua piovana molto più facilmente (parte del materiale se ne va via e si perdono i profili, se sono statue) a causa dellaumento di volume quando il solfato di calcio diventa gesso, si spacca la struttura della pietra

26 ma cosa avevamo notato? che alcune opere avevano perso loro parti ma soprattutto che alcune presentavano zone più scure della pietra di cui sono fatte da una osservazione più accurata si può notare che le parti più scure corrispondono a zone più protette dallacqua piovana sembra cioè che le zone chiare siano state ripulite dalla pioggia… che sia vero? e perché?

27 una risposta cè lipotesi che è stata fatta è che le parti scure, chiamate croste nere, possano essere portate via dalla pioggia; ma allora, di che cosa sono fatte, visto che il resto dellopera non viene portato via? come si può fare per conoscerne la composizione? si può fare una serie di analisi anche con strumenti complicati (spettri RX, Auger, massa, analisi chimiche, microscopio elettronico,…) e che cosa si è riscontrato?

28 cosa sono le croste nere? le croste sono essenzialmente costituite da: un supporto di gesso (CaSO 4 2H 2 O proveniente dal degrado del calcare) che ne è la parte principale e mantiene, provvisoriamente, la forma iniziale particelle di carbonio attivo (proveniente da combustione imperfetta, da smog), micro particelle metalliche (Fe, Co, Ni, Pd, Pt, ecc. ora anche dalle marmitte catalitiche) queste particelle catalizzano lossidazione di SO 2 a SO 3 e accelerano perciò il degrado

29 cosa fa la pioggia? leffetto del dilavamento da parte della pioggia è quello di solubilizzare il supporto di gesso e di portare via, assieme alle particelle nerastre, anche una non indifferente quantità di materiale: la conseguenza è che lopera darte (statua o monumento o decorazione edilizia) perde il suo disegno, il profilo, e tende a diventare informe e arrotondata dove la pioggia non arriva, resta la crosta nera, ma anche, almeno per un certo tempo, la forma…

30 cosa si potrebbe fare? lideale sarebbe proteggere lopera dalle piogge acide, dallo smog, dal dilavamento; per esempio trasferendola al coperto in zona protetta ciò si può fare però solo con statue (e non sempre), ma non con monumenti (che però perdono meno i loro profili: spesso ci si limita a pulire le superfici con acqua nebulizzata, non sabbiature, che asportano troppo materiale) alternativa: operare sul posto risanando lopera, bloccando il degrado (non ricostruendo!) e proteggendola da degrado ulteriore ma come? e qui torna il chimico!

31 che tipi di interventi? lintervento può essere complesso e prevedere diverse fasi (in sequenza rigida, però, e dopo accurate indagini preliminari): consolidamento della crosta (se sotto la crosta cè vuoto, anche riempimento) con sostanze consolidanti adatte pulizia superficiale (acqua nebulizzata, tamponi con sostanze sgrassanti e assorbenti) impregnazione del materiale con sostanze idrorepellenti (impediscono allacqua di sostare) e traspiranti (permettono al vapore acqueo di uscire)

32 uno può fare come vuole? certamente no: anche se in passato sono stati fatti danni irrimediabili lUNESCO ha definito una serie di regole da rispettare la prima e più importante è che lintervento deve sempre essere reversibile (si deve poter eliminare il materiale usato per la protezione) ciò significa che alcune sostanze sono assolutamente proibite (per es. resine epossidiche, insolubili…) unaltra regola impone anche una accurata ricerca di carattere storico sullopera e sui materiali usati, e di utilizzare possibilmente materiali uguali (stessa cava di marmo, per esempio…): lavoro interdisciplinare!

33 chi si interessa di queste cose? vista la necessità di individuare sempre nuove tecniche analitiche e di indagine, di creare materiali nuovi più efficaci, più duraturi, più protettivi, meno dannosi, più reversibili ci sono gruppi di ricerca universitari e privati che fanno effettiva ricerca sui materiali ci sono poi aziende che effettuano i lavori di restauro e che sperimentano anche sul campo tali materiali o nuove tecniche, spesso in stretta collaborazione con luniversità sono solo questi i campi in cui la chimica è attiva per il restauro?

34 chimica del restauro abbiamo parlato solo di qualche esempio, ma la chimica opera anche nel restauro di: affreschi (tematiche simili a quelle degli intonaci, ma molto più complesse) dipinti a olio, su tela o legno materiali cartacei (manoscritti antichi) opere in legno (mobili, intarsi, statue) vetri (vetrate romaniche e gotiche) opere in metallo (tipo la torre Eiffel) ecc.

35 spunti didattici partendo da questi esempi nel settore del restauro, poiché si tratta di problemi reali e perciò interdisciplinari, si può creare motivazione alle studio di vari temi in vari settori disciplinari, per esempio: chimica (reazioni redox, di precipitazione, acido base, prodotti di solubilità, cinetica chimica, equilibri in fase gassosa, polarità dei materiali, polimeri organici…) fisica (capillarità e angolo di contatto liquido/solido, variazioni di volume di sali, solubilità, …) biologia (sviluppo di muffe e batteri, e biochimica…) tecnologia (interventi di consolidamento e di protezione dei manufatti, pulitura di superfici…)

36 conclusioni partire da un problema reale (di carattere ambientale, territoriale, sanitario, alimentare, ecc.) anziché da un programma precostituito; far lavorare gli studenti per cercare di capire che cosa serva loro, dal punto di vista scientifico, per riuscire a interpretare i fenomeni e per cercare di risolvere il problema è utile per motivarli ad apprendere concetti, metodi e procedure di carattere chimico e a creare connessioni tra di essi per avere una chiave di lettura della realtà la conoscenza chimica diventa così concreta ed utilizzabile (e non solo utile per superare una prova od un esame…)


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