Chimia si arta

Scurt istoric

Istoria chimiei începe încă din antichitate, când omul primitiv începe să transforme mediul înconjurător pentru îmbunătățirea condițiilor de viață și continuă și în zilele noastre, când sunt descoperite o multitudine de noi materiale, necesare în toate domeniile de activitate.

Încă din cele mai vechi timpuri, oamenii au început să studieze proprietățile fizice și chimice ale corpurilor din natură. Utilizarea focului a stat la baza apariției primelor noțiuni ale practicii chimice. Pregătirea hranei, olăritul, prelucrarea minereurilor și a metalelor rezultate, toate acestea l-au făcut pe om să observe cum substanțele se transformă rezultând altele noi, cu alte proprietăți.

Egiptul antic

Meșteșugarii egipteni erau renumiți nu numai în modul de îmbălsămare a morților, ci și în extragerea metalelor din minereuri, obținerea de aliaje precum bronzul, fabricarea sticlei, în realizarea diverselor combinații chimice și pigmenți pentru cosmetice și picturi, fermentarea berii și a vinului și leacuri pentru diverse boli.

Mesopotamia

Mesopotamia fiind săracă în minereuri, piatră de construcție și lemn, ca materii prime pentru construcții și făurirea obiectelor casnice meșteșugarii utilizau argila și trestia.

În construcții, pe lângă cărămizile din argilă arse la soare, s-a utilizat, pentru prima dată în istorie, bitumul ca liant pentru fixarea acestora între ele. De asemenea, utilizarea ceramicii smălțuite multicolore dovedește măiestria atinsă în tehnica construcțiilor mesopotamiene.

Fenicia

Ca și cei egipteni, meșteșugarii fenicieni erau neîntrecuți în fabricarea sticlei. Aceștia au fost primii care au extras purpura din corpul moluștei Murex purpureus și au utilizat-o în colorarea vestimentației.

Utilizarea substanţelor chimice în restaurarea operelor de artă

Restaurarea operelor de artă combină arta şi chimia. Substanţele chimice au fost folosite de artişti din cele mai vechi timpuri, începând cu pigmenţii naturali pe care-i întâlnim în picturile preistorice. Astăzi, substanţele chimice moderne precum solvenţii, răşinile, fungicidele şi siliconii, joacă un rol esenţial în conservarea patrimoniului artistic şi cultural al umanităţii.

Chimia şi fizica au un aport fundamental în alegerea celei mai adecvate metode de restaurare a picturilor, sculpturilor, materialelor textile şi chiar a monumentelor vechi. Produsele chimice sofisticate permit restaurarea, conservarea şi protejarea unei întregi palete de opere de artă, de la sculpturile şi frescele lui Michelangelo la soldaţii de teracotă ai lui Qin Shi Huangdi sau Statuia Libertăţii. În tehnicile de restaurare se folosesc între 120 şi 140 substanţe sau combinaţii de substanţe! Din acest motiv, un restaurator de opere de artă trebuie să aibă un bagaj ştiinţific solid.  Restauratorul de opere de artă, un veritabil expert în chimie

Procesul de restaurare începe cu evaluarea generală a operei de artă. Restauratorul, în strânsă colaborare cu specialistul în istoria artei, delimitează contextul şi perioada în care a fost creată opera, studiază tehnicile şi materialele disponibile în acea epocă, precum şi mecanismele de îmbătrânire. Apoi, trebuie să identifice componentele operei de artă (pigmenţi, culori, aditivi, lacuri etc.) înainte de a le cerceta proprietăţile şi comportamentul chimic.

Pe lângă daunele provocate de om, operetele de artă suferă şi de pe urma efectelor razelor solare, a umidităţii şi a lucrărilor de întreţinere defectuoase, efectuare cu produse nerecomandate. Chimia ne ajută să înţelegem de ce se deteriorează o operă de artă, cum are loc acest proces în timp şi cum poate fi împiedicat.

De asemenea, restauratorii de opere de artă trebuie să identifice cele mai bune tehnici şi materiale cu care să protejeze operele de artă expuse în lumea întreagă. Ei trebuie să aibă în vedere orice aspect de conservare preventivă (condiţii de mediu, temperatură şi condiţii de iluminare în timpul transportului), cele mai adecvate echipamente de manipulare a operelor şi condiţiile de conservare a colecţiei.

Conservarea patrimoniului cultural mondial

Să luăm drept exemplu starturile de protecţie pe bază de solvenţi folosite la protejarea patrimoniului cultural mondial, a castelelor, bisericilor şi monumentelor vechi şi a minunilor arhitecturale moderne. În Sankt Petersburg, Rusia, variaţiile climaterice extreme şi agenţii poluanţi generaţi de mediul urban au condus la degradarea gravă a faţadelor renumitului Palat de Iarnă. După cercetări aprofundate, restaurarea s-a realizat cu ajutorul unui strat protector pe bază de solvenţi, care nu este doar impermeabil şi rezistent, ci se curăţă şi singur.

Substante chimice folosite la confectionarea obiectelor de podoaba

Aurul

Aurul este elementul cunoscut din cele mai vechi timpuri. Fiind răspândit în stare nativă în natură, el se putea obține ușor în cantități mici. Se crede că aurul a fost descoperit înaintea cuprului. Cules sub forma unor bucăți strălucitoare din nisipurile râurilor și din depunerile aluvionare, aurul a fost dintotdeauna un metal de ornament, apreciat pentru luciul său galben, dar mai ales pentru stabilitatea sa față de agenții corozivi. Ușor de prelucrat, prin ciocănire, el lua forma diverselor obiecte de podoabă sau de cult cunoscute în antichitate. Aurul pur (care este întotdeauna galben) este prea moale pentru folosirea sa ca bijuterie. Metalele care se folosesc în amestec cu aurul, pentru a-l întări, pot modifica culoarea acestuia, rezultând astfel un aur de diferite nuanțe de galben, alb și roșu. Acest amestec determină numărul de carate al aurului. Este unul din cele mai dense metale.

Argintul

Argintul este printre primele metale folosite de oameni. Abilitatea de a realiza piese din argint merge inapoi in timp pana la imperiul bizantin, fenician si egiptean unde argintul era transformat in ustensile de uz casnic, bijuterii, arme, cutii, impreuna cu alte articole.

Din pacate datorita utilitatii argintului multe din acele obiecte au fost topite si transformate in produse noi. Ca urmare multe rezultate ale orfevrariei Europene si din perioada antica sa-au risipit. Obiceiul folosirii argintului a fost mentinut in America coloniala, acestia coexistand cu populatia din America de Nord si de Sud care creeau din argint obiecte artizanal de secole.

La ora actuala de pe intreaga planeta cel mai mult argint se extrage din minele aflate in Mexic si Peru, iar aici felul in care sant creeate bijuteriile continua sa fie neschimbat si in zilele noastre. Piata manufacturarii argintului in cultura occidentala a devenit un pic mai energica.

Pretul mic al argintului il situeaza ca si lider al metalelor pretioase in industria bijuteriilor facand posibil manufacturierilor sa experimenteze modele noi si revolutionare care mai apoi sant reproduse si confectionate din platina si aur odata ce stilul este consacrat.

Argintul este foarte popular mai ales la tineri care incearca un aspect mai putin formal in accesorizarea lor si printre cei care gasesc aurul si platina prea batranesti si ostentative.

Colorantii

Generalitati

Coloranții sunt substanțe organice naturale sau sintetice colorate, care absorb lumina in domeniul vizibil al spectrului si au proprietatea de a colora corpurile pe care sunt aplicate(fibre textile, piele, hârtie, etc.), rezista in timp la lumina, spălare, frecare. Culoarea substanțelor se datorează prezentei in molecula a unor grupe de atomi, numite grupe cromofore sau cromofori, care absorb selective diferite radiații ale luminii, fiecărui cromofor corespunzându-i una sau mai multe benzi de absorbție in spectrul vizibil.

Poziția benzilor de absorbție ale fiecărui cromofor este influențata de existenta in molecula a altor cromofori, nuanța culorii unei substanțe colorate depinzând de întreaga structura chimica a substanței.

Cele mai importante grupe cromofore sunt:

a) grupa nitrozo -N=O

b)grupa nitro -NO2

c)grupa azo -N=N-

d)grupa cetonica -C=O

e)dubla legătura >C=C<

Substanțele care conțin in molecula lor unul sau mai mulți

cromofori si se numesc cromogene si sunt colorate. Pentru ca o substanța sa devină si mai colorata, trebuie sa contina in molecula, pe lângă cromofori, si alte grupe, numite auxocrome.

Principalele grupe auxocrome sunt:

a)grupa amino -NH2

b)grupa hidroxil fenolica ( si derivații ei alchilati)

Grupele auxocrome, pe lângă faptul ca imprima substanței proprietatea de a colora, produc o închidere si o intensificare a culorii.

Clasificarea coloranţilor

Coloranții se clasifica tinand cont de doua criterii de clasificare:

structura lor chimica si după proprietatile lor tinctoriale( comportarea lor fata de fibre).

După structura lor chimica se deosebesc următoarele clase de coloranți:

a)coloranţi azoici---conțin in molecula lor drept grupe cromofore una sau mai multe grupe azo, -N=N- si sunt coloranții cei mai raspanditi si cei mai ușor de preparat

b)coloranţi antrachinonici---care deriva de la antrachinona

c)coloranţi trifenilmetanici---din clasa trifenil-metanului

d)coloranţi indantrenici

e)coloranţi de indigo

f)coloranţi de sulf

După proprietatile lor tinctoriale(comportarea in vopsitorie) se

deosebesc următoarele tipuri de coloranți:

a)coloranţi bazici---au un caracter bazic datorita grupelor amino –NH2

libere, pe care le conțin in molecula lor.

---ei vopsesc fibrele proteice(lâna si mătase) in soluție neutra, fixarea lor pe fibra făcându-se prin combinare cu grupele acide –COOH ale acestora

---pot vopsi si fibre celulozice(bumbac) tratate in prealabil cu mordanți(tanin)

--- cei mai importanți coloranți bazici sunt coloranții azoici, trifenil-metanici, etc.

b)coloranţi acizi---au in molecula lor grupe sulfonice –SO3H, hidroxil –OH sau carboxil –COOH libere, care le dau proprietati acide

---ei vopsesc fibrele proteice (lâna si mătasea) in soluție slab acida, fixându-se pe fibre prin combinare cu grupele –NH2, cu caracter bazic, ale acestora

---din punct de vedere structural, coloranții acizi fac parte din clasa coloranților azoici, antrachinonici, etc.

c)coloranţi substantivi---au proprietatea de a vopsi direct fibrele proteice(lâna si mătasea) si mai ales cele celulozice(bumbacul) fara o tratare prealabila

---vopsirea cu coloranți substantivi se face in baie neutra si se face mai bine daca in baie se introduc anumite cantitati de sare de bucătărie(NaCl).

Dintre acești coloranți cei mai importanți sunt cei din clasa coloranților azoici, tipul reprezentativ fiind rosul de Congo.

Coloranţii de mordant---se fixează pe fibre numai prin tratarea in prealabil a acestora cu un mordant(alaun de aluminiu, de fier, de crom); colorantul aplicat ulterior formează cu mordantul un lac insolubil si rezistent, care adera la fibre

---cei mai mulți coloranți de mordant sunt

coloranţii azoici, antrachinonici, etc., iar reprezentantul principal al acestor coloranţi este alizarinaColoranţii de cada---sunt insolubili in apa si nu dau săruri solubile; pentru a fi folosiţi, ei sunt reduşi prin tratare cu agenţi reducători(ditionit de sodiu Na2S2O4*2H2O) si transformaţi intr-o substanţa incolora, solubila in apa

---fibrele sunt apoi introduse in aceste soluţii si apoi scoase si expuse la aer; oxigenul din aer oxidează colorantul redus, care trece in culoare insolubila

---din aceasta clasa fac parte indigoul si derivaţii săi, precum si coloranţii antrachinonici si cei de sulfColoranţii de developare---sunt insolubili in apa si se fixează direct pe fibra, in timpul vopsirii, prin combinarea unor produse solubile; astfel fibra se înmoaie in soluţia unui component de cuplare , apoi in cea a unei sari de diazoniu care da naştere la un colorant insolubil ce se fixează pe fibra

---din grupa coloranţilor de developare mai fac parte coloranţii care rezulta pe fibra prin oxidarea unor compuşi cu care fibra a fost in prealabil îmbibata—ex. negrul de anilina, care se obţine prin oxidarea anilinei pe fibra si ursolii, coloranţi pentru par si blanuri

Culoarea

Se numește culoare percepția de către ochi a uneia sau a mai multor frecvențe (sau lungimi de undă) de lumină. În cazul oamenilor această percepție provine din abilitatea ochiului de a distinge câteva (de obicei trei) analize filtrate diferite ale aceleiași imagini. Percepția culorii este influențată de biologie (de ex. unii oameni se nasc văzând culorile diferit, alții nu le percep deloc, vezi daltonism), de evoluția aceluiași observator sau și de culorile aflate în imediata apropiere a celei percepute (aceasta fiind explicația multor iluzii optice).

Percepția culorii luminii

Ochiul nu distinge, ca având culori diferite, orice surse luminoase cu distribuții spectrale diferite. Explicația este că pe retină se găsesc trei tipuri de receptori, receptorii din fiecare tip fiind sensibili în mod diferit la diferitele componente din spectrul luminii. Răspunsul fiecărui senzor este un nivel de excitație, care poate fi reprezentat ca un număr real. Două culori sunt percepute identic dacă oricare dintre ele declanșează același răspuns din partea fiecărui tip de receptor.

Percepția culorilor obiectelor

Două culori identice pot fi percepute diferit datorită „calibrării” percepţiei culorilor după mediu. Cele două discuri galbene au exact aceeaşi culoare, dar sunt percepute ca având culori diferite.

Percepția culorilor de către ochi — de fapt, de către creier — este complicată de faptul că analizatorul vizual compară culoarea luminii reflectate de un obiect cu culorile luminii din mediu.

Astfel, o coală albă (care reflectă în mod egal toate culorile spectrului) apare albă și dacă este iluminată cu lumină galbenă (de la un bec electric cu incandescență), și dacă este iluminată cu lumină albă (de la Soare), deși distribuția spectrală a puterii luminii reflectate în cele două cazuri este diferită. Acest lucru se întâmplă deoarece creierul „compensează” culoarea luminii primite de ochi dinspre coala de hârtie, „calibrându-se” după culorile luminii ambiante.

Invers, aceeași culoare văzută în condiții diferite este percepută diferit, datorită aceluiași proces de compensare.

ROGVAIV, scris și R.O.G.V.A.I.V. sau Rogvaiv, este un acronim provenind de la culorile vizibile (roșu, oranj sau portocaliu, galben, verde, albastru, indigo și violet) și care reprezintă o formulă mnemotehnică pentru reținerea mai ușoară a culorilor și a ordinei lor din spectrul vizibil (culorile curcubeului).

a fel ca și la curcubeu, culorile din imaginea de mai sus sunt aranjate în ordinea descrescătoare a lungimilor lor de undă, cea a culorii roșu fiind de 700 nanometri iar cea a violetului de 400 nm.

De fapt, datorită faptului că spectrul este continuu, culorile sunt definite pe intervale arbitrare, între ele neexistând granițe stabilite definiv. Definirea culorii indigo din spectru s-a petrecut chiar relativ recent, ea fiind atribuită lui Isaac Newton, care a vrut ca numărul culorilor din spectrul lui să fie șapte, pentru a corespunde zilelor săptămânii, celor șapte note ale unei game muzicale și numărului de planete cunoscute pe atunci.