ARTICOLAZIONE DEL CORSO
STRUTTURA DELL’ATTIVITA’
a) Lezione introduttiva su pigmenti e tempere.
La lezione introduttiva serve ad inquadrare l’argomento da un punto di vista chimico e in un contesto più generale. Gli studenti vengono preventivamente informati sulle più elementari norme di sicurezza in laboratorio e sulla classificazione delle sostanze. Nel laboratorio vanno sempre ricordate agli studenti le buone norme di comportamento, l’ubicazione delle uscite di sicurezza, i colori dei rubinetti e il loro significato, l’obbligo di raccogliere in determinati recipienti tutte le soluzioni contenenti i prodotti secondari delle reazioni prima di procedere alla pulizia della vetreria utilizzata.
La lezione introduttiva serve ad inquadrare l’argomento da un punto di vista chimico e in un contesto più generale. Gli studenti vengono preventivamente informati sulle più elementari norme di sicurezza in laboratorio e sulla classificazione delle sostanze. Nel laboratorio vanno sempre ricordate agli studenti le buone norme di comportamento, l’ubicazione delle uscite di sicurezza, i colori dei rubinetti e il loro significato, l’obbligo di raccogliere in determinati recipienti tutte le soluzioni contenenti i prodotti secondari delle reazioni prima di procedere alla pulizia della vetreria utilizzata.
b) Sintesi dei pigmenti in laboratorio (Modulo 1).
Le attrezzature di laboratorio che vengono utilizzate sono abbastanza semplici e non richiedono particolari attività di addestramento. Vengono utilizzate: bilance, agitatori magnetici riscaldanti, centrifughe e normale vetreria da laboratorio. Le tecniche utilizzate sono: pesata di solidi, prelievo di liquidi, dissoluzione, mescolamento, riscaldamento, separazione, essiccazione, calcinazione, macinazione. E' utile illustrare le varie tecniche che vengono utilizzate per la separazione delle fasi solide da quelle liquide.
In laboratorio, a seconda delle disponibilità dei posti, gli studenti possono lavorare singolarmente o in piccoli gruppi. Dall’esperienza maturata, risulta che gli studenti più soddisfatti sono quelli che riescono a eseguire personalmente gli esperimenti. Gli eventuali gruppi non dovrebbero essere quindi composti da più di due unità.
Gli studenti hanno la possibilità di sintetizzare i seguenti pigmenti:
Bianco San Giovanni Arancio Cromo Ocra Rossa
Bianco di Piombo Giallo Cromo Blu di Prussia
Bianco Fisso Azzurrite Ferrofluido
Giallo Cadmio Malachite Violetto di Cobalto
Sono pigmenti inorganici e contengono metalli. Molte delle sostanze utilizzate sono classificate come tossiche ed è evidente che queste sostanze debbono essere manipolate con le dovute attenzioni e che i residui debbono essere trattati seguendo le norme di sicurezza. Se ben istruiti, tutti gli studenti possono utilizzare queste sostanze in un laboratorio di chimica. Spesso gli studenti lavorano con molta responsabilità quando sanno che stanno utilizzando sostanze pericolose. Da notare comunque che molte tempere disponibili in commercio contengono metalli pesanti e vengono normalmente utilizzate dai pittori.
Ogni banco di laboratorio viene attrezzato con il materiale occorrente per la sintesi di un pigmento. Gli studenti si alternano in modo che ciascuno di loro possa effettuare la sintesi di almeno 2-3 differenti pigmenti.
Gli argomenti teorici correlati più semplici sono: la nomenclatura inorganica; il bilanciamento delle reazioni; la stechiometria; i termini di concentrazione; la solubilità.
L’esperienza di laboratorio è utile se in classe vengono ripresi gli aspetti teorici delle reazioni osservate. In caso contrario rimarrebbe soltanto una esperienza utile per acquisire abilità manuali di laboratorio o per verificare la capacità di saper leggere una procedura e di saperla eseguire.
La sintesi dei pigmenti rappresenta il primo stadio del percorso didattico. I pigmenti ottenuti vengono utilizzati dagli stessi studenti per le esperienze successive.
Le attrezzature di laboratorio che vengono utilizzate sono abbastanza semplici e non richiedono particolari attività di addestramento. Vengono utilizzate: bilance, agitatori magnetici riscaldanti, centrifughe e normale vetreria da laboratorio. Le tecniche utilizzate sono: pesata di solidi, prelievo di liquidi, dissoluzione, mescolamento, riscaldamento, separazione, essiccazione, calcinazione, macinazione. E' utile illustrare le varie tecniche che vengono utilizzate per la separazione delle fasi solide da quelle liquide.
In laboratorio, a seconda delle disponibilità dei posti, gli studenti possono lavorare singolarmente o in piccoli gruppi. Dall’esperienza maturata, risulta che gli studenti più soddisfatti sono quelli che riescono a eseguire personalmente gli esperimenti. Gli eventuali gruppi non dovrebbero essere quindi composti da più di due unità.
Gli studenti hanno la possibilità di sintetizzare i seguenti pigmenti:
Bianco San Giovanni Arancio Cromo Ocra Rossa
Bianco di Piombo Giallo Cromo Blu di Prussia
Bianco Fisso Azzurrite Ferrofluido
Giallo Cadmio Malachite Violetto di Cobalto
Sono pigmenti inorganici e contengono metalli. Molte delle sostanze utilizzate sono classificate come tossiche ed è evidente che queste sostanze debbono essere manipolate con le dovute attenzioni e che i residui debbono essere trattati seguendo le norme di sicurezza. Se ben istruiti, tutti gli studenti possono utilizzare queste sostanze in un laboratorio di chimica. Spesso gli studenti lavorano con molta responsabilità quando sanno che stanno utilizzando sostanze pericolose. Da notare comunque che molte tempere disponibili in commercio contengono metalli pesanti e vengono normalmente utilizzate dai pittori.
Ogni banco di laboratorio viene attrezzato con il materiale occorrente per la sintesi di un pigmento. Gli studenti si alternano in modo che ciascuno di loro possa effettuare la sintesi di almeno 2-3 differenti pigmenti.
Gli argomenti teorici correlati più semplici sono: la nomenclatura inorganica; il bilanciamento delle reazioni; la stechiometria; i termini di concentrazione; la solubilità.
L’esperienza di laboratorio è utile se in classe vengono ripresi gli aspetti teorici delle reazioni osservate. In caso contrario rimarrebbe soltanto una esperienza utile per acquisire abilità manuali di laboratorio o per verificare la capacità di saper leggere una procedura e di saperla eseguire.
La sintesi dei pigmenti rappresenta il primo stadio del percorso didattico. I pigmenti ottenuti vengono utilizzati dagli stessi studenti per le esperienze successive.
c) Preparazione delle tempere (Modulo 2).
I pigmenti sintetizzati vengono utilizzati per preparare le tempere ad olio, ad uovo, miste e acriliche e gli acquerelli che vengono successivamente applicati su supporti opportunamente preparati.
Queste attività coniugano in modo trasversale il lato artistico e il lato chimico delle conoscenze. In effetti potrebbero non essere necessarie attrezzature specifiche da laboratorio e l’aspetto chimico è collegato essenzialmente alla composizione dei materiali utilizzati ed eventualmente ai meccanismi riguardanti la trasformazione dei leganti. Questa parte potrebbe sembrare priva di “contenuto chimico” in senso disciplinare. Non si osservano delle trasformazioni. In effetti, se ci si limita alla sola esecuzione, l’unico collegamento con il primo modulo riguarda l’utilizzo pratico delle sostanze preparate in precedenza. La parte chimica è invece presente ma deve essere sviluppata dall’insegnante e collegata al programma. Il punto di interesse riguarda appunto i materiali usati.
Pigmenti: sono sostanze inorganiche. La discussione può riguardare la struttura cristallina o il loro colore allargando il discorso dell’interazione fra materia e radiazione elettromagnetica.
Legante a uovo: è un legante proteico. La discussione riguarda, per esempio, la composizione chimica, il legame peptidico, le reazioni di polimerizzazione, le macromolecole, la struttura spaziale, il meccanismo di essiccamento.
Legante a olio: è un legante lipidico. La discussione riguarda, per esempio, gli oli, i grassi, i trigliceridi e il legane estereo, la polimerizzazione connessa con il processo di essiccamento .
Legante sintetico: è un’emulsione acquosa di un polimero acrilico. La discussione riguarda il processo di polimerizzazione.
Legante glucidico: è un polisaccaride. La discussione riguarda la composizione e la struttura di questa importante classe di composti.
Gesso di Bologna: è il sale inorganico Solfato di Calcio idrato. La discussione può riguardare la struttura e le caratteristiche di di questa importante sostanza.
Colla di Coniglio: è la proteina collagene. E’ di tipo fibroso con funzioni strutturali. La discussione riguarda ancora il capitolo delle proteine.
Gli argomenti da discutere sono quindi tanti e interessanti. Agli studenti resta il messaggio che la chimica è presente ovunque e saperla riconoscere contribuisce alla loro formazione scientifica e alla loro maturazione intellettuale.
Gli studenti macinano finemente i pigmenti sintetizzati controllandone la dimensione delle polveri ottenute con dei setacci calibrati. Usano le uova per preparare il legante proteico. Hanno a disposizione un legante lipidico, uno polisaccaridico e uno sintetico. Possono quindi formulare diverse emulsioni di legante a seconda della tecnica pittorica utilizzata. Uniscono il legante preparato con un pigmento per ottenere una tempera che viene poi utilizzata per realizzare un “dipinto” sul supporto precedentemente preparato. Si possono quindi preparare colori a olio, a uovo, misti uovo-olio, al guazzo, sintetici ad acquarello. Anche in queste operazioni vengono messi in relazione i materiali utilizzati e la loro composizione chimica.
I pigmenti sintetizzati vengono utilizzati per preparare le tempere ad olio, ad uovo, miste e acriliche e gli acquerelli che vengono successivamente applicati su supporti opportunamente preparati.
Queste attività coniugano in modo trasversale il lato artistico e il lato chimico delle conoscenze. In effetti potrebbero non essere necessarie attrezzature specifiche da laboratorio e l’aspetto chimico è collegato essenzialmente alla composizione dei materiali utilizzati ed eventualmente ai meccanismi riguardanti la trasformazione dei leganti. Questa parte potrebbe sembrare priva di “contenuto chimico” in senso disciplinare. Non si osservano delle trasformazioni. In effetti, se ci si limita alla sola esecuzione, l’unico collegamento con il primo modulo riguarda l’utilizzo pratico delle sostanze preparate in precedenza. La parte chimica è invece presente ma deve essere sviluppata dall’insegnante e collegata al programma. Il punto di interesse riguarda appunto i materiali usati.
Pigmenti: sono sostanze inorganiche. La discussione può riguardare la struttura cristallina o il loro colore allargando il discorso dell’interazione fra materia e radiazione elettromagnetica.
Legante a uovo: è un legante proteico. La discussione riguarda, per esempio, la composizione chimica, il legame peptidico, le reazioni di polimerizzazione, le macromolecole, la struttura spaziale, il meccanismo di essiccamento.
Legante a olio: è un legante lipidico. La discussione riguarda, per esempio, gli oli, i grassi, i trigliceridi e il legane estereo, la polimerizzazione connessa con il processo di essiccamento .
Legante sintetico: è un’emulsione acquosa di un polimero acrilico. La discussione riguarda il processo di polimerizzazione.
Legante glucidico: è un polisaccaride. La discussione riguarda la composizione e la struttura di questa importante classe di composti.
Gesso di Bologna: è il sale inorganico Solfato di Calcio idrato. La discussione può riguardare la struttura e le caratteristiche di di questa importante sostanza.
Colla di Coniglio: è la proteina collagene. E’ di tipo fibroso con funzioni strutturali. La discussione riguarda ancora il capitolo delle proteine.
Gli argomenti da discutere sono quindi tanti e interessanti. Agli studenti resta il messaggio che la chimica è presente ovunque e saperla riconoscere contribuisce alla loro formazione scientifica e alla loro maturazione intellettuale.
Gli studenti macinano finemente i pigmenti sintetizzati controllandone la dimensione delle polveri ottenute con dei setacci calibrati. Usano le uova per preparare il legante proteico. Hanno a disposizione un legante lipidico, uno polisaccaridico e uno sintetico. Possono quindi formulare diverse emulsioni di legante a seconda della tecnica pittorica utilizzata. Uniscono il legante preparato con un pigmento per ottenere una tempera che viene poi utilizzata per realizzare un “dipinto” sul supporto precedentemente preparato. Si possono quindi preparare colori a olio, a uovo, misti uovo-olio, al guazzo, sintetici ad acquarello. Anche in queste operazioni vengono messi in relazione i materiali utilizzati e la loro composizione chimica.
d) Approfondimento (Modulo 3)
Analisi chimica qualitativa basata sull’utilizzo di tecniche strumentali. Questa esperienza può essere effettuata a turno da un numero ridotto di studenti in quanto è necessario avere a disposizione uno spettrofotometro FT-IR e una pressa. Gli aspetti teorici sono più complessi e possono essere trattati soltanto con gli studenti che già conoscono i principi della spettroscopia molecolare. Ogni studente del gruppo prepara un campione che consiste nel disperdere un determinato pigmento in una matrice di KBr ad alta pressione. Con l’ausilio di un tecnico acquisisce lo spettro infrarosso del pigmento e ne osserva gli assorbimenti caratteristici e le rispettive frequenze. Acquisito un certo numero di spettri, al gruppo di studenti viene chiesto di riconoscere un pigmento incognito. Anche di questo, con la stessa metodologia, né viene acquisito lo spettro IR e il riconoscimento analitico viene effettuato per confronto con gli spettri acquisiti in precedenza. Analoga esperienza viene condotta utilizzando la diffrazione di raggi X sui pigmenti cristallini. Ulteriore indagine si basa sull'utilizzo di un microscopio stereoscopico, una fotocamera digitale per l’acquisizione delle immagini e un computer. Allo studente viene dato un campione reale che consiste di un frammento di un dipinto immerso in una resina solidificata dalla quale emerge una sezione trasversale del frammento. Per motivi di tempo, non è possibile far preparare questi campioni agli studenti (sono tuttavia disponibili dei filmati nei quali vengono illustrate le varie fasi). Lo studente posiziona il campione nel microscopio e esegue direttamente una serie di reazioni sulla superficie trasversale del frammento utilizzando microquantità di reattivi. Dall’osservazione delle colorazioni dovute ai prodotti delle reazioni eseguite è possibile risalire alla composizione del supporto e del pigmento. Gli aspetti chimici dell’esperienza riguardano le reazioni coinvolte nei riconoscimenti.
Considerazioni finali
Il Corso cerca di mettere in primo piano l’apprendimento centrato sull'esperienza.
Le attività di laboratorio assumono quindi particolare rilievo. Tutte le discipline dell'area scientifico-tecnologica hanno come elemento fondamentale il laboratorio, inteso sia come luogo fisico (aula o altro spazio specificamente attrezzato), sia come momento in cui lo studente è attivo, formula le proprie ipotesi e né controlla le conseguenze, progetta e sperimenta, discute e argomenta le proprie scelte, impara a raccogliere dati e a confrontarli con le ipotesi formulate. Le competenze e le abilità che si possono conseguire sono in linea con quelle previste dall’asse culturale Scientifico-Tecnologico.
Si è cercato di: a) far comprendere che gran parte dei fenomeni macroscopici consistono in trasformazioni chimiche; b) far acquisire la consapevolezza che la conoscenza della composizione e di gran parte delle caratteristiche delle sostanze sono specifico oggetto di studio e di lavoro del chimico.
Il percorso didattico offre occasioni di interdisciplinarietà. Si possono fare collegamenti: a) con la matematica nella elaborazione dei dati; b) con la storia dell’arte in relazione all’uso dei pigmenti nel tempo e all'osservazione dei beni culturali; c) con l'uso di strumenti informatici nella produzione di elaborati e nelle modalità di presentazione; d) con la comunicazione nell'esposizione del proprio lavoro.
Se lo studente che ha seguito il corso, quando si troverà per esempio ad ammirare un dipinto, sarà emozionato non solo dalla bellezza artistica ma sarà anche incuriosito dai materiali utilizzati per la realizzazione, magari gli stessi da lui sintetizzati, allora sarà stato raggiunto un obiettivo importante del corso che è anche quello di contribuire a fornire una base di lettura della realtà.
Le attività di laboratorio assumono quindi particolare rilievo. Tutte le discipline dell'area scientifico-tecnologica hanno come elemento fondamentale il laboratorio, inteso sia come luogo fisico (aula o altro spazio specificamente attrezzato), sia come momento in cui lo studente è attivo, formula le proprie ipotesi e né controlla le conseguenze, progetta e sperimenta, discute e argomenta le proprie scelte, impara a raccogliere dati e a confrontarli con le ipotesi formulate. Le competenze e le abilità che si possono conseguire sono in linea con quelle previste dall’asse culturale Scientifico-Tecnologico.
Si è cercato di: a) far comprendere che gran parte dei fenomeni macroscopici consistono in trasformazioni chimiche; b) far acquisire la consapevolezza che la conoscenza della composizione e di gran parte delle caratteristiche delle sostanze sono specifico oggetto di studio e di lavoro del chimico.
Il percorso didattico offre occasioni di interdisciplinarietà. Si possono fare collegamenti: a) con la matematica nella elaborazione dei dati; b) con la storia dell’arte in relazione all’uso dei pigmenti nel tempo e all'osservazione dei beni culturali; c) con l'uso di strumenti informatici nella produzione di elaborati e nelle modalità di presentazione; d) con la comunicazione nell'esposizione del proprio lavoro.
Se lo studente che ha seguito il corso, quando si troverà per esempio ad ammirare un dipinto, sarà emozionato non solo dalla bellezza artistica ma sarà anche incuriosito dai materiali utilizzati per la realizzazione, magari gli stessi da lui sintetizzati, allora sarà stato raggiunto un obiettivo importante del corso che è anche quello di contribuire a fornire una base di lettura della realtà.