L’arte è la manifestazione di quanto la chimica sia una materia affascinante. Le opere pittoriche hanno una capacità di rievocare intensamente ricordi e provocare una miriade di emozioni. Chi di voi non è mai rimasto basito e ammaliato da un dipinto? Penso che la memoria visiva sia uno strumento fondamentale per l’uomo, nel suo sviluppo emotivo e psicologico.
LUCE E MATERIA
I colori e quindi anche la pittura sono l’effetto di una tra le più straordinarie reazioni fotochimiche che la natura abbia mai messo in scena!
Per spiegare come i pigmenti e coloranti si mostrano a noi in tutta la loro bellezza e varietà, abbiamo bisogno di trattare un aspetto fondamentale in chimica: l’interazione della luce con la materia. Cercherò di essere meno tecnico possibile, nonostante la difficoltà nello spiegare questo argomento in modo più comprensibile possibile.
La luce, come molti sapranno, è una forma di radiazione elettromagnetica costituita da un campo elettrico e un campo magnetico oscillanti (variabili nel tempo).
E come ogni onda ha delle caratteristiche ben precise: come la lunghezza d’onda, la frequenza e l’ampiezza.
📌 La lunghezza d’onda è è la distanza tra due creste o fra due ventri della sua forma d’onda;
📌 La frequenza è il numero delle oscillazioni complete al secondo.
Le diverse lunghezze d’onda della radiazione elettromagnetica corrispondono alle diverse regioni dello spettro e costituiscono il cosiddetto spettro elettromagnetico.
I nostri occhi percepiscono la radiazione elettromagnetica di lunghezza d’onda compresa tra 700 nm (luce rossa) e 400 nm (luce violetta), chiamata luce visibile.
Le onde elettromagnetica a differenza di altre onde, si possono propagare nel vuoto, ecco spiegato il perché la luce riesce ad attraversare lo spazio e arrivare sulla terra. Un bel viaggio di circa 150 milioni di kilometri, che compie in poco più di 8 minuti (8 minuti e 19 secondi per la precisione)! E già, molto ma molto rapida! La velocità della luce nel vuoto è circa 300 000 Kilometri al secondo.
Se facessimo passare la luce solare in un prisma di vetro vedremmo la luce bianca scomporsi nei colori che vanno dal violetto al rosso, passando per l’azzurro, il verde e il giallo.
La luce, come tutte le onde elettromagnetiche, interagisce con la materia. La riflessione diffusa da parte delle superfici, da sola o combinata con l’assorbimento, è il principale meccanismo attraverso il quale gli oggetti si rivelano ai nostri occhi.
COLORI E PIGMENTI
Un pittore è un “chimico” che manipola la luce riflessa o diffusa, disponendo sulla sua tela sostanze che assorbono parte di questa luce.
Perché un oggetto, appunto come una tela appare bianca ai nostri occhi? La ragione, molto semplificata è che restituisce la stessa luce bianca che l’ha investita. Ovviamente è una definizione un poco riduttiva, perché allora l’appunto che potreste fare è che anche lo specchio restituisce inalterata tutta la luce che riceve. Ma, effettivamente, la differenza tra i due casi sta nei fenomeni della riflessione e della diffusione della luce.
Su una superficie levigata a specchio ogni raggio di luce che la colpisce è riflesso in una determinata direzione. Il processo è noto con il termine riflessione
Su una superficie ruvida si parla, invece, di diffusione: il raggio che incide dà origine ad un numero enorme di raggi diffusi in tutte le direzioni.
La tela è bianca perché è ruvida e diffonde quindi tutta la luce, il suo tessuto è ricoperto di un pigmento bianco disperso in una sostanza legante trasparente.
Un pigmento è una sostanza formata da particelle con dimensioni dell’ordine del micrometro (milionesimo di metro), che dà colore a un materiale legante dentro di cui si disperde senza sciogliersi.
Il mezzo disperdente o il legante come vogliamo chiamarlo, è fondamentale soprattutto in pittura, poiché può esaltare l’intensità dei colori.
Durante la storia, i mezzi disperdenti più utilizzati sono stati la cera, la gomma arabica (utilizzata per l’acquerello), il tuorlo e l’albume d’uovo (per la tempera), l’olio di lino e recentemente la resina acrilica.
Quindi supponendo che una particella di un pigmento, per semplicità ovviamente, sia sferica, quando è illuminata dalla luce bianca si comporta come un diffusore di luce, diffondendo la stessa in tutte le direzioni.
IL COLORE DEI PIGMENTI
La luce diffusa dai pigmenti ci appare bianca quando le particelle del materiale non assorbono nessuna componente della luce. Se invece, viceversa, le particelle assorbono della luce solare, il materiale in cui è disperso il pigmento emetterà una luce diffusa colorata.
Alcuni pigmenti hanno origine naturale e in questo caso sono ottenuti per trattamento di particolari minerali, ma nella generalità dei casi vengono ottenuti sinteticamente. Essi si dividono in pigmenti inorganici e organici.
La luce, l’aria, e gli agenti inquinanti associati all’umidità possono modificare singolarmente o contemporaneamente le proprietà e la composizione di un pigmento. I pigmenti contenenti sostanze organiche sono meno stabili rispetto all’azione della luce che tende a scolorirli, insieme all’umidità che accelera il processo. I pigmenti inorganici, più stabili alla luce, possono però essere soggetti a reazioni chimiche che li alterano o degradano. Ecco spiegato, perché le opere d’arte devono essere conservate in modo opportuno.
PALEOLITICO E I PIGMENTI NATURALI
Il colore nell’arte antica ha giocato un ruolo fondamentale. Fin dalle ere più antiche, l’uomo ha realizzato opere utilizzando i pigmenti naturali più abbondanti in natura
Stiamo parlando di pigmenti di colore rosso e ocra a base di composti inorganici, come ossidi di ferro. Un altro pigmento molto usato nei tempi antichi era il nero carbone. Già nel Paleolitico, gli uomini decoravano le caverne almeno 30000 anni fa e sapevano usare pigmenti opachi ricavati dalla terra, uniti intenzionalmente a olio vegetale come legante e altri additivi: si usano terre contenenti ossido di Ferro dall’Ematite per il rosso e il giallo, terre verdi dalla Celadonite e Glauconite, nero dal carbone vegetale, marrone dall’ossido di Manganese, e bianco dal Gesso o dalle ossa opportunamente trattate.
L’ocra, minerale ferruginoso rosso o giallo, é tra le risorse naturali sfruttate da Homo sapiens.
Per trovare le prime tracce di uso dei pigmenti da parte dell’uomo, dobbiamo tornare indietro nel tempo di circa 300 000 anni. Nelle caverne Twin Rivers, in Zambia, alcuni scavi archeologici, hanno svelato dei pigmenti conservati in nicchie. Si trattava, appunto, di ossido di ferro e ossido idrato di ferro. Questi pigmenti, essendo di natura inorganica sono facilmente ricavabili dalle rocce o terreni.
Per parlare di artisti-pittori si dovrà attendere il Paleolitico superiore, tra 35.000 e 10.000 anni fa. Infatti, altri reperti datati 25000 anni prima di Cristo, nelle grotte francesi di Pech-Merle, hanno confermato l’utilizzo da parte dell’uomo di pigmenti come ematite.
Anche i calchi della mano ritrovati a Cuevas de las Manos in Argentina dimostrano che il colore più utilizzato era il rosso ricavato dell’ematite (ossido di ferro).
Oppure come i dipinti delle grotte di Chauvet, datate più di 30000 anni fa. Dipinti realizzati con carbone nero e ocra gialla.
Insomma, tutti reperti storici che ci fanno comprendere come l’arte e il senso di rappresentare la vita siano il minino comune denominatore dell’uomo. Abbiamo bisogno sempre di raccontare e tramandare una storia, il passato è importante per conoscere il nostro presente e futuro. E in fin dei conti anche questa è chimica…
Dott. Francesco Domenico Nucera
FONTI:
The Red and The Gray: Ochre Pigments and Iron Ores from Twin Rivers Kopje, Zambia
DO – 10.13140/RG.2.1.1491.6880
Völz, Hans G.; Kischkewitz, Jürgen; Woditsch, Peter; Westerhaus, Axel; Griebler, Wolf-Dieter; De Liedekerke, Marcel; Buxbaum, Gunter; Printzen, Helmut; Mansmann. “Pigments, Inorganic”. Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a20_243.pub2
http://www.webexhibits.org/pigments/intro/early.html
Chalmin, E. & Menu, Michel & Vignaud, Colette. (2003). Analysis of rock art painting and technology of Paleolithic painters. Measurement Science and Technology. 14. 1590. 10.1088/0957-0233/14/9/310.
Pillole di chimica 