Chimica Analitica per i Beni Chimica Analitica per i Beni CulturaliCulturali

Il contributo della Chimica Analitica allo Il contributo della Chimica Analitica allo studio delle discipline umanistichestudio delle discipline umanistiche

Dott. Maurizio AcetoDott. Maurizio Aceto

Facoltà di Scienze MFN - Sede di Facoltà di Scienze MFN - Sede di AlessandriaAlessandria

via Bellini, 25/Gvia Bellini, 25/G

Tel.Tel. 0131 3602650131 360265

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EmailEmail maurizio.aceto@unipmn.itmaurizio.aceto@unipmn.it

Dettagli sul corsoDettagli sul corso

• 2 crediti di corso in aula (12 ore)2 crediti di corso in aula (12 ore)

• 1 credito di esercitazioni (18 ore)1 credito di esercitazioni (18 ore)

• 24 ore totali di lezione + 6 ore di 24 ore totali di lezione + 6 ore di esercitazioneesercitazione

• Esercitazione a fine corso presso il Museo Esercitazione a fine corso presso il Museo del Duomo di Vercelli e presso i laboratori del Duomo di Vercelli e presso i laboratori della Facoltà di Scienze MFN di della Facoltà di Scienze MFN di AlessandriaAlessandria

• Esame scritto (5 domande), possibile Esame scritto (5 domande), possibile esonero a metà corsoesonero a metà corso

Orario delle lezioniOrario delle lezioni

DataData GiornoGiorno OreOre LuogoLuogo DataData GiornoGiorno OreOre LuogoLuogo

19/0419/04 MercoleMercoledìdì 9-119-11 Aula CAula C 17/0517/05 MercoleMercole

dìdì9-9-1111 Aula CAula C

20/0420/04 GiovedìGiovedì 9-119-11 Aula CAula C 18/0518/05 GiovedìGiovedì 9-9-1111 Aula CAula C

26/0426/04 MercoleMercoledìdì 9-119-11 Aula CAula C 24/0524/05 MercoleMercole

dìdì9-9-1111 Aula CAula C

27/0427/04 GiovedìGiovedì 9-119-11 Aula CAula C 25/0525/05 GiovedìGiovedì 9-9-1111 Aula CAula C

03/0503/05 MercoleMercoledìdì 9-119-11 Aula CAula C data da concordarsidata da concordarsi Museo Duomo Museo Duomo

VCVC

04/0504/05 GiovedìGiovedì 9-119-11 Aula CAula C data da concordarsidata da concordarsi AlessandriaAlessandria

10/0510/05 MercoleMercoledìdì 9-119-11 Aula CAula C

11/0511/05 GiovedìGiovedì 9-119-11 Aula CAula C

Lezione Lezione in aulain aula EsercitazioneEsercitazione

Le dispense del corsoLe dispense del corso

Le dispense sono disponibili in più Le dispense sono disponibili in più versioni:versioni:

•in formato Word senza figure, su in formato Word senza figure, su carta (copia da ritirare presso il carta (copia da ritirare presso il LASA)LASA)

•in formato html con figure, su CD in formato html con figure, su CD (copia da ritirare presso il LASA)(copia da ritirare presso il LASA)

•in entrambi i formati sul web in entrambi i formati sul web (attualmente non disponibile)(attualmente non disponibile)

Programma del corsoProgramma del corso

•i principali materiali di interesse i principali materiali di interesse artistico e archeologicoartistico e archeologico

•tecniche di analisi chimicatecniche di analisi chimica

•tecniche di analisi matematicatecniche di analisi matematica

•i vari contributi della chimica i vari contributi della chimica analitica con esempi di applicazionianalitica con esempi di applicazioni

La dispensaLa dispensa

1.1. Introduzione all’archeometriaIntroduzione all’archeometria

2.2. Nozioni di chimica (non oggetto di Nozioni di chimica (non oggetto di esame!)esame!)

3.3. Le tecniche analitiche (N.B. in ordine Le tecniche analitiche (N.B. in ordine sequenziale)sequenziale)

4.4. Le tecniche di analisi matematicaLe tecniche di analisi matematica

5.5. I materialiI materiali

6.6. Le applicazioniLe applicazioni

7.7. Riferimenti bibliograficiRiferimenti bibliografici

ArcheometriaArcheometria

•quanto è vecchio?quanto è vecchio?

•di che cosa è fatto?di che cosa è fatto?

•come è stato creato?come è stato creato?

•da dove vengono le materie prime?da dove vengono le materie prime?

•eccetera, ecceteraeccetera, eccetera

Collegamento tra discipline umanistiche (arte, Collegamento tra discipline umanistiche (arte, archeologia) e scientifiche (biologia, chimica, archeologia) e scientifiche (biologia, chimica, fisica, geologia)fisica, geologia)

Fornisce una risposta alle domandeFornisce una risposta alle domande

Materiali studiatiMateriali studiati

Materiali lapideiMateriali lapideiquarzite ossidianaossidiana marmomarmo gemmegemme

CeramicaCeramicaVetroMetalli

puripuri legheleghe

Materiali pittoriciMateriali pittoricipigmenti coloranticoloranti legantileganti

Materiali organici residui umaniresidui umani residui alimentariresidui alimentari residui vegetaliresidui vegetali sostanze naturalisostanze naturali

Colossi di MemnoneColossi di Memnone

Cave di Cave di Gebel el Gebel el AhmarAhmar

ColossColossii

Sulla base del contenuto di Sulla base del contenuto di metalli, la quarzite proviene metalli, la quarzite proviene dalle cave di Gebel el Ahmar dalle cave di Gebel el Ahmar (600 Km N)(600 Km N)

CeramicaCeramica

Esercito di terracottaEsercito di terracotta

Terra SigillataTerra Sigillata

Colori nel vetroColori nel vetro

I metalliI metalli

Pigmenti antichiPigmenti antichi

Blu egizianoBlu egiziano

(sabbia, calcare, sali di (sabbia, calcare, sali di rame)rame)

Blu MayaBlu Maya

(indaco, argilla bianca)(indaco, argilla bianca)

Materiali organiciMateriali organici

AmbraAmbra

TessutTessutii

AvorioAvorio

Tecniche analiticheTecniche analitiche

Tecniche di analisi Tecniche di analisi elementareelementare

Spettroscopia atomicaSpettroscopia atomica Spettroscopia XRFSpettroscopia XRF INAAINAA

Tecniche di analisi Tecniche di analisi molecolaremolecolare

Spettroscopia RamanSpettroscopia Raman Spettroscopia InfrarossaSpettroscopia Infrarossa Spettroscopia XRDSpettroscopia XRD

Tecniche superficialiTecniche superficiali SEM-EDXSEM-EDX PIXEPIXE Laser AblationLaser Ablation

Tecniche Tecniche cromatografichecromatografiche

HPLCHPLC GC, GC-MSGC, GC-MS

Tecniche matematicheTecniche matematiche

ChemiometriaChemiometria

Visualizzazione dei datiVisualizzazione dei dati ClassificazioneClassificazione

Tecniche non Tecniche non supervisionatesupervisionate

Tecniche supervisionateTecniche supervisionate RegressioneRegressione Disegno SperimentaleDisegno Sperimentale

Contributi della Chimica Contributi della Chimica AnaliticaAnalitica

Datazione di un reperto di un reperto Autenticazione di un di un

repertoreperto Conservazione e restauroConservazione e restauro Studi di provenienzaStudi di provenienza Informazioni tecnologicheInformazioni tecnologiche Informative aggiuntive Informative aggiuntive

Misura della concentrazione di un elemento o di un Misura della concentrazione di un elemento o di un composto nel reperto e valutazione dell’accrescimento o composto nel reperto e valutazione dell’accrescimento o della diminuzione nel tempodella diminuzione nel tempo racemizzazione racemizzazione degli aminoacididegli aminoacidi

Misura della concentrazione di un isotopo radioattivo in Misura della concentrazione di un isotopo radioattivo in relazione al tempo relazione al tempo radiocarbonioradiocarbonio

Misura della concentrazione di un prodotto di decadimento Misura della concentrazione di un prodotto di decadimento in relazione al tempoin relazione al tempo potassio/argonpotassio/argon

Misura del danno causato dal decadimento radioattivo di Misura del danno causato dal decadimento radioattivo di nuclidi nel repertonuclidi nel reperto termoluminescenza, tracce termoluminescenza, tracce di fissionedi fissione

Altri metodiAltri metodi strati di idratazione (ossidiane, strati di idratazione (ossidiane, vetro)vetro) archeomagnetismoarcheomagnetismo

Datazione di un repertoDatazione di un reperto

N.B. Tutti i reperti sono databiliN.B. Tutti i reperti sono databili

Autenticazione di un Autenticazione di un repertoreperto

Oggetti in oro e argentoOggetti in oro e argento LegheLeghe PigmentiPigmenti

bianco piombo bianco piombo antico antico bianco zinco, bianco titanio bianco zinco, bianco titanio XIX XIX

secolosecolo

IInniizziioo uuttiilliizzzzoo

PPiiggmmeennttoo FFiinnee

uuttiilliizzzzoo

IInniizziioo uuttiilliizzzzoo

PPiiggmmeennttoo

<< 11330000 AAssffaallttoo,, iiddrrooccaarrbbuurrii 11880000 BBaarriioo SSoollffaattoo,, BBaaSSOO44 ““ AAzzzzuurrrriittee,, 22CCuuCCOO33··CCuu((OOHH))22 11882255 11880000 GGiiaalllloo CCrroommoo,, PPbbCCrrOO44 ““ AAzzzzuurrrriittee ++ GGiiaalllloo PPiioommbboo oo GGiiaalllloo SSttaaggnnoo ““ 11880000 RRoossssoo CCrroommoo,, PPbbCCrrOO44··PPbb((OOHH))22 ““ AAzzzzuurrrriittee ++ GGiiaalllloo OOccrraa ““ 11880000 GGiiaalllloo IInnddiiaannoo,, CCaa oo MMgg eeuuxxaannttaattoo ““ BBiittuummee,, iiddrrooccaarrbbuurrii 11880000 VVeerrddee CCrroommoo ((BBlluu ddii PPrruussssiiaa ++ GGiiaalllloo CCrroommoo)) ““ BBlluu vveerrddiitteerr,, 22CCuuCCOO33··CCuu((OOHH))22 11880022 BBlluu CCoobbaallttoo,, CCooOO··AAll22OO33 vveettrroossoo ““ BBiiaannccoo oossssoo,, CCaa33((PPOO44))22 11880055 BBlluu CCeerruulleeoo,, CCooOO··nnSSnnOO22 ““ NNeerroo oossssoo,, CCaa33((PPOO44))22 11880099 BBaarriioo CCrroommaattoo,, BBaaCCrrOO44 ““ NNeerrooffuummoo,, ccaarrbboonnee 11881100 CCaallcciioo CCaarrbboonnaattoo,, CCaaCCOO33 ““ CCaallcciittee,, CCaaCCOO33 ((ddaall tteerrrreennoo)) 11881177 GGiiaalllloo CCaaddmmiioo,, CCddSS ““ CCaarrbboonnee ddii lleeggnnaa,, ccaarrbboonnee 11882244 UUllttrraammaarriinnoo ((ssiinntteettiiccoo)),, ssiilliiccaattoo ddii NNaa,, SS ee AAll ““ CCiinnaabbrroo ((VVeerrmmiigglliioo)),, HHggSS 11882255 RRoossssoo CCrroommoo,, PPbbCCrrOO44··PPbb((OOHH))22 ““ RRaammee rreessiinnaattoo,, ssaallii ddii CCuu iinn bbaallssaammoo 11882255 VViirriiddiiaannaa,, CCrr22OO33··22HH22OO ““ BBlluu EEggiizziiaannoo,, CCaaCCuuSSii44OO1100 11882266 AAlliizzaarriinnaa ((nnaattuurraallee)),, 11,,22--ddiiiiddrroossssiiaannttrraacchhiinnoonnee ““ GGaammbbooggee,, rreessiinnaa ggoommmmoossaa 11882255 BBiiaannccoo ZZiinnccoo,, ZZnnOO ““ TTeerrrraa VVeerrddee,, ssiilliiccaattoo ddii FFee,, MMgg,, AAll ee KK 11883366 GGiiaalllloo SSttrroonnzziioo,, SSrrCCrrOO44 ““ GGeessssoo,, CCaaSSOO44··22HH22OO 11883344 VVeerrddee CCoobbaallttoo,, CCooOO··xxZZnnOO ““ IInnddaaccoo,, CC1166HH1100NN22OO22 11886600 11884400 BBaarriioo SSoollffaattoo,, BBaaSSOO44 ““ TTeerrrree FFeerrrroossee,, FFee22OO33··xxHH22OO 11884422 VVeerrmmiigglliioo AAnnttiimmoonniioo,, SSbb22SS33 ““ GGiiaalllloo PPiioommbboo--SSttaaggnnoo 11775500 11884477 GGiiaalllloo ZZiinnccoo,, ZZnnCCrrOO44 ““ BBiiaannccoo PPiioommbboo,, 22PPbbCCOO33··PPbb((OOHH))22 11885500 BBlluu ddii PPrruussssiiaa ++ GGiiaalllloo CCaaddmmiioo,, FFee44((FFee((CCNN))66))33 ++ CCddSS ““ LLiittaarrggiirriioo,, PPbbOO 11885500 BBlluu CCoobbaallttoo ++ GGiiaalllloo NNaappoollii,, CCooOO··AAll22OO33 vveettrroossoo ++ PPbb33((SSbbOO44))22 ““ RRoobbbbiiaa,, 11,,22--ddiiiiddrroossssiiaannttrraacchhiinnoonnee··AAll((OOHH))33 11885500 BBlluu CCoobbaallttoo ++ GGiiaalllloo CCaaddmmiioo,, CCooOO··AAll22OO33 vveettrroossoo ++ CCddSS ““ MMaallaacchhiittee,, CCuuCCoo33··CCuu((OOHH))22 11882255 11885500 GGiiaalllloo CCoobbaallttoo,, CCooKK33((NNOO22))66··HH22OO ““ MMaassssiiccoott,, PPbbOO 11885500 OOssssiiddii ddii FFeerrrroo ““ MMiinniioo ((RRoossssoo PPiioommbboo)),, PPbb33OO44 11885544 VVeerrddee UUllttrraammaarriinnoo ““ OOrroo MMoossaaiiccoo,, SSnnSS22 11885566 CCaarrbboonnee--PPeeccee ((MMaallvvaa)) ““ OOrrppiimmeennttoo,, AAss22SS33 11886611 VViioolleettttoo CCoobbaallttoo,, CCoo33((AAssOO44))22 ““ RReeaallggaarr,, AAss22SS22 11886622 CCrroommoo OOssssiiddoo,, CCrr22OO33 ““ RRoossssoo PPiioommbboo,, PPbb33OO44 11886644 NNeerrooffuummoo,, ccaarrbboonnee ““ ZZaaffffeerraannoo,, ccoolloorraannttee oorrggaanniiccoo sseennzzaa mmoorrddeennttee 11886688 AAlliizzaarriinnaa ((ssiinntteettiiccaa)),, 11,,22--ddiiddrroossssiiaannttrraacchhiinnoonnee ““ TTeerrrraa VVeerrddee,, ssiilliiccaattii ddii FFee,, MMgg,, AAll ee KK 11887711 NNeerroo MMaannggaanneessee,, MMnnOO ““ UUllttrraammaarriinnoo ((nnaattuurraallee)),, ssiilliiccaattoo ddii NNaa,, SS ee AAll 11990000 11887744 LLiittooffoonnoo,, ZZnnSS ++ BBaaSSOO44 ““ VVeerrddiiggrriiss,, CCuu((CC22HH33OO22))22··CCuu((OOHH))22 11888866 PPoollvveerree ddii AAlllluummiinniioo,, AAll ““ VVeerrmmiigglliioo ((CCiinnaabbrroo)),, HHggSS 11889900 VViioolleettttoo MMaannggaanneessee,, MMnn((NNHH44))22((PP22OO77))22

11440000 TTeerrrree dd’’oommbbrraa 11990000 BBaarriioo SSoollffaattoo,, BBaaSSOO44 11550000 BBiiaannccoo BBiissmmuuttoo 11991100 RRoossssoo CCaaddmmiioo,, CCdd((SS,, SSee))44 11554499 CCoocccciinniigglliiaa,, ccoolloorraannttee oorrggaanniiccoo ccoonn mmoorrddeennttee 11991166 BBiiaannccoo TTiittaanniioo,, TTiiOO22 11555500 SSmmaallttoo,, vveettrroo aa bbaassee ddii ssiilliiccaattoo ddii CCoo ee KK 11662255 11992200 BBiiaannccoo AAnnttiimmoonniioo,, SSbb22OO33 11556655 GGrraaffiittee 11992266 RRoossssoo CCaaddmmiioo,, CCddSS ++ BBaaSSOO44 11660000 MMaarrrroonnee VVaann DDiikkee,, ccaarrbboonnee 11992277 GGiiaalllloo CCaaddmmiioo,, CCddSS ++ BBaaSSOO44 11661100 GGiiaalllloo NNaappoollii,, PPbb33((SSbbOO44))22 11993300 AArraanncciioo MMoolliibbddeennoo,, 77PPbbCCrrOO44··22PPbbSSOO44··PPbbMMooOO44 11770000 BBlluu ddii PPrruussssiiaa,, FFee44((FFee((CCNN))66))33 11993355 BBlluu MMaannggaanneessee,, BBaa((MMnnOO44))22··BBaaSSOO44 11770000 BBlluu ddii PPrruussssiiaa ++ GGiiaalllloo OOccrraa 11993355 BBlluu FFttaalloocciiaanniinnaa,, CCuu ffttaalloocciiaanniinnaa 11777788 VVeerrddee SScchheeeellee,, CCuuHHAAssOO33 11993388 VVeerrddee FFttaalloocciiaanniinnaa,, CCuu ffttaalloocciiaanniinnaa cclloorriinnaattaa 11778811 GGiiaalllloo TTuurrnneerr,, PPbbOOCCll22 11995500 BBlluu MMaannggaanneessee,, BBaa((MMnnOO44))22 ++ BBaaSSOO44 11778888 VVeerrddee SSmmeerraallddoo,, CCuu((CC22HH33OO22))22··33CCuu((AAssOO22))22 11995566 AArraanncciioo MMeerrccaaddiiaannoo

Conservazione e restauroConservazione e restauro

Analisi dei processi di degradazioneAnalisi dei processi di degradazione Incrostazioni, efflorescenze (NOIncrostazioni, efflorescenze (NO33

--, Cl, Cl--)) ““Malattia del bronzo”Malattia del bronzo” Piogge acide (carbonato Piogge acide (carbonato solfato) solfato) Degrado di pigmenti e coloranti e coloranti Caratterizzazione degli Caratterizzazione degli affreschi a scopo a scopo

restaurorestauro

Degrado dei pigmenti di PbDegrado dei pigmenti di Pb

Bianco piombo Bianco piombo Galena Galena

2PbCO2PbCO33· Pb(OH)· Pb(OH)22 + H + H22S S PbSPbS

Analisi degli affreschiAnalisi degli affreschi

L’analisi dei pigmenti negli affreschi può fornire indicazioni su quale L’analisi dei pigmenti negli affreschi può fornire indicazioni su quale sia il materiale più idoneo da utilizzare in un intervento restaurativosia il materiale più idoneo da utilizzare in un intervento restaurativo

tecniche portatilitecniche portatili

• spettroscopia spettroscopia RamanRaman

• spettroscopia XRFspettroscopia XRF

Studi di provenienzaStudi di provenienza

Campioni di riferimento di provenienza notaCampioni di riferimento di provenienza nota Conoscenza delle possibili sorgentiConoscenza delle possibili sorgenti

Ossidiana, marmi: facileOssidiana, marmi: facile Ceramica, vetro, metalli: meno facileCeramica, vetro, metalli: meno facile

Attribuzione di un reperto ad una Attribuzione di un reperto ad una provenienza geograficaprovenienza geografica

Esempio di studioEsempio di studio

L’analisi del contenuto di L’analisi del contenuto di microelementi consente di microelementi consente di risalire alle sorgenti da cui risalire alle sorgenti da cui provengono reperti di provengono reperti di ossidianaossidiana

Informazioni tecnologicheInformazioni tecnologiche

Tecnologia dei vasi atticiTecnologia dei vasi attici Tecniche di “illuminazione” dei Tecniche di “illuminazione” dei

manoscrittimanoscritti

Come rispondere alla domanda:Come rispondere alla domanda:

““come è stato fatto?”come è stato fatto?”

Vasi atticiVasi attici

a figura a figura rossa e corpo rossa e corpo neronero

a figura nera a figura nera e corpo rossoe corpo rosso

La sequenza giustaLa sequenza giusta

Argilla Argilla grossolangrossolan

aa

Argilla Argilla finefine

AmbientAmbiente e

ossidantossidantee

Fe Fe Fe Fe3+3+

AmbientAmbiente e

riducentriducentee

FeFe3+3+ Fe Fe2+2+

AmbientAmbiente e

ossidantossidantee

FeFe2+2+ Fe Fe3+3+

Manoscritti illuminatiManoscritti illuminati

Caratterizzazione della Caratterizzazione della tavolozzatavolozza

Utilizzo di legantiUtilizzo di leganti

Strati sovrappostiStrati sovrapposti

InchiostriInchiostri

Informative aggiuntiveInformative aggiuntive

usi e costumi, informazioni relative alla vita di tutti i giorniusi e costumi, informazioni relative alla vita di tutti i giorni

tenore di vita delle gentitenore di vita delle genti

impiego di determinati oggettiimpiego di determinati oggetti

abitudini alimentariabitudini alimentari

dai residui alimentari rinvenuti in contenitoridai residui alimentari rinvenuti in contenitori

da residui di tessuti umanida residui di tessuti umani

influenza dell’uomo sull’ambiente, dell’ambiente sull’uomo e sui suoi influenza dell’uomo sull’ambiente, dell’ambiente sull’uomo e sui suoi manufattimanufatti

contaminazione antropogenica dei territori in epoca remotacontaminazione antropogenica dei territori in epoca remota

cause di morte dovute a fattori ambientalicause di morte dovute a fattori ambientali

interazione dei manufatti con l’ambiente in cui sono stati rinvenutiinterazione dei manufatti con l’ambiente in cui sono stati rinvenuti

caratterizzazione della tavolozza di un artistacaratterizzazione della tavolozza di un artista

informazioni storiche-filologicheinformazioni storiche-filologiche

analisi di inchiostri e miniature su manoscrittianalisi di inchiostri e miniature su manoscritti

Economia dei popoli antichiEconomia dei popoli antichi

””Debasement” Debasement” nelle monete nelle monete associato con il associato con il declino declino dell’Impero dell’Impero RomanoRomano

Analisi degli inchiostriAnalisi degli inchiostri

Codex Vercellensis, risalente al IV Codex Vercellensis, risalente al IV secolo d.C.: il più antico Vangelo in secolo d.C.: il più antico Vangelo in latinolatino

Probabilmente scritto o riscritto in Probabilmente scritto o riscritto in due o più tempi diversidue o più tempi diversi

L’analisi chimica degli inchiostri L’analisi chimica degli inchiostri consente di rivelare tempi o “mani” consente di rivelare tempi o “mani” diversidiversi