Analisi chimiche per materiali e metalli
AREA I - ARTE TECNICO-SCIENTIFICA (ATS)
Cap. ATS-F03 - Chimica - Pag. ATS-F03.13
Gli argomenti trattati sono stati inseriti da Ing. Arch. Michele Cuzzoni nel 2012 - © Copyright 2007- 2024 - e sono desunti dalla documentazione indicata in Bibliografia a fondo pagina
Indagine | ingrandimento di oggetti tramite illuminazione e sistemi di lenti |
Informazioni | Studio della morfologia e della stratigrafia |
Campo di applicazione | Tutte le tipologie di manufatti |
Dimensioni e tipologia di campione | Frammenti tali e quali e/o inglobati in sezioni trasversali lucide o sottili |
Sensibilità | Fino a 1000 ingrandimenti |
Pro | Le immagini mostrano chiaramente la morfologia e la stratigrafia dei campioni |
Contro | Difficile riconoscimento dei componenti |
Costi | Medio-bassi |
Indagine | Ingrandimento di oggetti tramite interazione con un fascio di elettroni |
Informazioni | Studio della morfologia e della stratigrafia |
Campo di applicazione | Tutte le tipologie di manufatti |
Dimensioni e tipologia di campione | Frammenti tali e quali e/o in sezioni trasversali lucide o metallizzate |
Sensibilità | Fino a 200.000 ingrandimenti |
Pro | Immagini ingrandite e tridimensionali della morfologia |
Contro | Immagini in bianco e nero e difficoltà a riconoscere i componenti |
Costi | Medio-alti |
Le tecniche spettroscopiche si basano sull’esame dello spettro caratteristico di ogni elemento, sfruttando l’interazione di una radiazione
elettro-magnetica con la materia. Si distinguono in spettrometria di emissione, di assorbimento e di diffrazione.
Lo spettrofotometro è un apparecchio costituito essenzialmente da una sorgente di radiazioni (ultraviolette, visibili o infrarosse), da un monocromatore a prisma (o reticolo) e da un rilevatore fotoelettrico di radiazioni. In particolare vengono usate lunghezze d’onda dell’infra-rosso perché molto utili ad individuare i composti.
Le radiazioni, a causa della loro bassa energia, non promuovono elettroni a livelli superiori, ma fanno solamente vibrare gli atomi all’interno delle molecole. A seconda degli atomi (e della qualità e della quantità dei legami) si ha un assorbimento di frequenze radianti infrarossi diverse e, quindi, un diverso spettro. Lo spettro IR nei confronti di una sostanza ha un ottimo valore diagnostico, superiore ad altri dati, come il punto di fusione, La densità e l’indice di rifrazione.
Le tecniche spettroscopiche si dividono in:
- Spettroscopie molecolari (UV-vis, IR e Raman) – tecnica qualitativa e quantitativa.
- Spettroscopie atomiche (assorbimento ed emissione atomiche) – tecnica qualitativa.
Indagine | Correlazione tra la radiazione incidente e quella assorbita |
Informazioni | Analisi qualitativa e quantitativa di composti organici e ioni metallici complessati |
Campo di applicazione | Materiali tessili, pigmenti organici |
Dimensioni e tipologia di campione | Frammenti di materiale solubilizzati |
Sensibilità | Inferiore alle ppm |
Pro | Apparecchiatura semplice (anche portatile) |
Contro | Pre-trattamento del campione; difficile analisi qualitativa; sovrapposizione di bande |
Costi | Medi |
Indagine | Correlazione tra radiazione incidente e quella assorbita |
Informazioni | Analisi qualitativa e semi-quantitativa di composti organici ed inorganici |
Campo di applicazione | Tutte le tipologie di manufatti e di fenomeni di degrado |
Dimensioni e tipologia di campione | Mg/μg di campione macinato, scaglie di campione, sezioni lucide, gocce di soluzione |
Sensibilità | Mediamente sensibile |
Pro | Versatilità, facili indagini preliminari, tecnica poco invasiva |
Contro | Analisi quantitativa difficile, poca sensibilità per alcuni tipi di composti, sovrapposizione di bande |
Costi | Medi |
Indagine | Correlazione tra radiazione incidente e radiazione assorbita |
Informazioni | Analisi qualitativa di composti organici ed inorganici |
Campo di applicazione | Pigmenti (affreschi, materiale scrittorio), vetri, ceramiche, inchiostri, prodotti di degrado |
Dimensioni e tipologia di campione | Frammenti di campione tal quali e/o inglobati in sezione |
Sensibilità | Media |
Pro | Applicabilità in situ, semplicità, non distruttibilità, complementarietà con l’IR |
Contro | Debole intensità dei segnali, allineamento elaborato della sorgente |
Costi | Medi |
Indagine | Misura dell’assorbimento di radiazioni da parte degli atomi |
Informazioni | Analisi elementare (provenienza e datazione) |
Campo di applicazione | Manufatti che possono essere disciolti |
Dimensioni e tipologia di campione | Mg o nanog di materiale disciolto in ambiente acquoso |
Sensibilità | Analisi di elementi in tracce |
Pro | Ottimo rapporto costi / sensibilità |
Contro | Pre-trattamento del campione; analisi quantitativa; nessuna identificazione dei composti che gli elementi formano insieme; analisi di un elemento per volta |
Costi | Medio |
Indagine | Misura dell’emissione di radiazioni da parte degli atomi |
Informazioni | Analisi elementare (provenienza, datazione) |
Campo di applicazione | Manufatti che possono essere disciolti |
Dimensioni e tipologia di campione | Mg / μg di materiale disciolto in ambiente acquoso |
Sensibilità | Analisi di elementi in tracce (ppb) |
Pro | Ottimo rapporto costi/sensibilità, analisi multi-elementare |
Contro | Pretrattamento del campione, difficile analisi quantitativa, nessuna speciazione, più interferenze rispetto all’AAS |
Costi | Medio-alto |
Indagine | Misura della variazione di massa di un campione all’aumentare della temperatura |
Informazioni | Analisi distruttiva quali- e quantitativa di composti inorganici |
Campo di applicazione | Malte e stucchi; pigmenti che subiscono variazioni con il riscaldamento |
Dimensioni e tipologia di campione | Al di sotto dei mg di campione macinato |
Sensibilità | Ppm |
Pro | Tecnica veloce, sensibile, versatile; minima quantità e manipolazione del campione |
Contro | Scarsa selettività, necessità di riferimenti standard, analisi quantitativa. |
Costi | Medio- alto |
Indagine | Separazione e determinazione di una miscela di analiti, attraverso la ripartizione tra due fasi |
Informazioni | Separazione ed analisi distruttiva quali- e quantitativa di miscele di composti organici |
Campo di applicazione | Composti organici (leganti pittorici) |
Dimensioni e tipologia di campione | Al di sotto dei mg di campione sottoposto a derivatizzazione |
Sensibilità | Ppb |
Pro | Tecnica sensibile; minima quantità di campione; separazione di miscele anche abbastanza complesse |
Contro | Elevata manipolazione del campione; necessità di riferimenti standard |
Costi | Medio-alti |
Indagine | Separazione e determinazione di una miscela di analiti, attraverso la ripartizione tra due fasi |
Informazioni | Analisi distruttiva quali- e quantitativa di Sali inorganici |
Campo di applicazione | Materiali lapidei (analisi del contenuto di Sali solubili) |
Dimensioni e tipologia di campione | Decine di mg di campione sottoposto a solubilizzazione in acqua |
Sensibilità | Ppm- ppb |
Pro | Identificazione precisa degli analiti |
Contro | Necessità di estrazione del campione |
Costi | Medio-alti |
Indagine | Raggi X emessi dalla superficie dopo l’interazione con un fascio di elettroni |
Informazioni | Analisi qualitativa e quantitativa di elementi (Z≥5)in materiali inorganici; mappe di distribuzione |
Campo di applicazione | Qualsiasi campione solido |
Dimensioni e tipologia di campione | Frammenti o sezioni lucide trasversali metallizzate |
Sensibilità | Fino a 0,05% in massa |
Pro | Accoppiamento con SEM; stime quantitative degli elementi; analisi elementare di singole particelle |
Contro | Analisi limitata alla superficie e ai composti inorganici |
Costi | Medio-alti |
Indagine | Radiazione emessa dalla superficie dopo l’interazione coi raggi X |
Informazioni | Analisi qualitativa e semi-quantitativa di elementi (Z≥5) |
Campo di applicazione | Materiali lapidei, policromie, ceramiche, vetri, pitture murali, dipinti |
Dimensioni e tipologia di campione | Frammenti |
Sensibilità | Fino a 0,01% in massa |
Pro | Stime quantitative degli elementi; rapidità; strumentazione portatile |
Contro | Tecnica superficiale; bassa sensibilità, problemi di sicurezza, nessuna speciazione, interferenza della matrice |
Costi | Medio-alti |
Tipo di analisi | Tipo di campione |
spettroscopia uv-vis: | sciolto + uvetta; |
Spettroscopia infrared | Macinato + pastiglie / cella diamante |
Spettroscopia raman | Sezioni lucide |
Assorbimento atomico | Solubilizzato e atomizzato |
Emissione atomica | Solubilizzato e atomizzato |
Termogravimetria | Cosi com’è |
Gascromatografia | Volatizzato |
Cromatografia liquida | Solubilizzato |
Diffrazione raggi x | Com’è |
Edx microsonda- termofluorescenza | Com’è |
Tipo di analisi | Tipo di materiale analizzabile |
spettroscopia uv-vis: | materiali solubili: pigmenti organici, ioni metallici, fibre tessili, coloranti materiali incogniti |
Spettroscopia infrared | Praticamente tutto (tranne gessi e stucchi) |
Spettroscopia raman | Pigmenti organici, fibre tessili, carta, inchiostri |
Assorbimento atomico | Ogni composto solubile |
Emissione atomica | Ogni composto solubile |
Termogravimetria | Malte; stucchi; prodotti di degrado; di restauro; pigmenti |
Gascromatografia | Solo organico |
Cromatografia liquida | Sali solubili |
Diffrazione raggi x | Malte, prodotti degrado, ceramiche, pigmenti |
Edx microsonda- termofluorescenza | Metalli pigmenti ceraiche lapidei, vetri mosaico |
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Dispense tratte da: http://doc.studenti.it/download/skip/chimica-ambiente-beni-culturali_1.html (nel 2012, ora il sito non è più esistente)
Bib-TS-086 - M. Matteini, M. Moles, la Chimica nel restauro, Nardini editore, Firenze
7 - M. Matteini, M. Moles, Scienza e restauro, Nardini editore, FirenzeBib-TS-088 - L. Appolonia, S. Volpin, Le analisi di laboratorio applicate ai beni artistici policromi, casa editrice il Prato, Padova