Laboratorio di Chimica del Restauro: pulitura di opere policrome

Laboratorio di Chimica del Restauro

Dott. Graziella Roselli graziella.roselli@unicam.itLa pulitura di opere policrome VERNIS ISOLANT RESTAURATION - TREATING WANISH CHARSONNEIL'approccio alla pulitura

Serie di prove

fisico polarità processa chimica-fisico pH prettamente chimica idrofila

Metodi alternativi

Materiale lipofilaL'uso dei solventi organici nella pulitura di opere policrome

• Eficacia
• rapidità di azione
• bassa costa
• apparente semplicità di utilizza

problemi:

1. potenziale tossicità per l'operatore e l'ambiente di lavoro,
2. potenziale di rischio per l'integrità dell'opera stessa.tutti i solventi organici dovrebbero essere considerati tossici

Limiti a Lungo Termine dei Solventi

Solventi e loro Limiti

Solvente Limiti a Lungo Termine (ppm) (mg/m3) Acetone 250 590 Alcool sec-Butilico 100 305 Alcool Etilico 1000 1900 Alcool Isoamilico 100 360 Alcool Isopropilico 400 980 Alcool Metilico 200AC 260AC Alcool n-Propilico 200AC 500AC n-Amilacetato 100 525 sec-Amilacetato 125 650 n-Amilmetilchetone 100 465 n-Butilacetato 150 710 sec-Butilacetato 200 950 Cicloesano 300 1050 Dietilchetone 200 705 Esano (isomeri) 100 350 Essenza Trementina 100 560 Etilacetato 400 1400 Etilmetilchetone 200 590 Isoamilacetato 100 525 Isobutilacetato 150 700 Isopropilmetilchetone 200 705 Isopropilacetato 250 950 Metilacetato 200 610 n-Propilacetato 200 840 Toluene 100 375 Xileni 100 435

Ulteriori Limiti dei Solventi

Solvente Limiti a Lungo Termine ppm mg/m3 Alcool n-Butilico 50LM AC 150LM AC Alcool Isobutilico 50 150 Ammoniaca (gas) 25 18 Butiletilchetone 50 230 Diacetonalcool 50 240 Diisobutilchetone 25 150 Dipropilchetone 50 235 n-Esano 50 180 n-Eptano 85 350 Metilisobutilchetone 50 205 Mineral Spirits 85 350Metodi alternativi

• Sistemi a base acquosa esenti dei problemi di tossicità associati ai solventi organici e contenenti principi attivi specifici in grado di agire con maggiore selettività,
• Soluzioni addensateGeneralità su solventi

Elettronegatività e Legame Chimico

Composizione dell'Atomo

Elettronegatività e legame chimica Nucleo (protoni + neutroni) Volume occupato dagli elettroni orbitanti l'atomo è composta da: una parte centrale, il nucleo, costituita da una o più particelle subatomiche, i protoni, aventi carica positiva paritaria; una o più particelle di carica negativa unitaria, gli elettroni, che ruotano intorno al nuclea. forze elettrostatiche di attrazioneSi definisce elettronegatività di un atomo la forza con cui il suo nucleo attrae gli elettroni

Elettronegatività degli Elementi (Pauling)

Elettronegatività di alcuni elementi, secondo Pauling H 2.1 Li 1.0 Be 1.5 B 2.0 C 2.5 N 3.0 O 3.5 F 4.0 Na 0.9 Mg 1.2 Al 1.5 Si 1.8 P 2.1 S 2.5 Cl 3.0 K 0.8 Ca 1.0 As 2.0 Se 2.4 Br 2.8 Te 2.1 I 2.5 ELEMENTO EL. K Potassio 0.8 Na Sodio 0.9 Ca Calcio 1.0 Al Alluminio H Idrogeno 2 1 € Carbonio 2.5 S Zolfo 2.5 N Azoto 3.0 CI Cloro 3.0 0 Ossigeno 3.5 F Fluoro 4.0Gli atomi si combinano tra loro formando molecole attraversa il legame chimica, cioè mettendo in compartecipazione oppure acquistando e cedendo i loro elettroni (non tutti quelli presenti, sala i più esterni ).

Differenza di Elettronegatività e Tipo di Legame

È appunto la differenza di elettronegatività tra i due atomi legati che influenza la posizione degli e elettroni di legame rispetto ai nuclei, e quindi determina di fatto il tipo di legame chimica TIPT DI LEGAME CHIMICO D 0 5 1.9 3.3 DIFFERENZA DI ELETTRONEG. TRA GLI ATOMI LEGATI COVALENTE POLARIZZATO IONICO TIPO DI LEGAME 8- 8+ - + + ++ + + + + omopolare eteropolare ionico se questa differenza è compresa tra 0 e 0,5 unità il legame è di tipo covalente; tra 0,5 e 1,9 unità, di tipo palarizzata; maggiore di 1,9 unità di tipo ionica.H H H H H : C: C : H - H-C-C-H CH3CH3 H H H+ H 109,6° H O 1 - C -C H ₭1,54 Å >\ H H H H H-C-C-O-H H H · se la molecola contiene, altre a carbonio e idrogeno, atomi più elettronegativi come ossigeno e azata, vi saranno anche dei legami polarizzati e di conseguenza la molecola sarà più o meno polare CH3CH,OH Etanolo · se la molecola è formata da soli carbonio e idrogeno, come negli idrocarburi, tutti i legami sono praticamente covalenti e di conseguenza la molecola è apolare;elettronegatività apalare polare In relazione con l'acqua idrofaba idrafila In relazione con i grassi lipofila lipofaba pratica apratica CH3 CHCH3 = C H3C CH3 OH alcol isopropilico O Dimetilchetone (acetone)legami intermolecolari

Legami Intermolecolari e Forze di Legame

Tipi di Legami

legami primari legami intramolecolari legami secondari legami intermolecolari H H H C H H H 0 -0 H H H- H H Coinvolgono la compartecipazione a la scambio di elettroni tra atomi No compartecipazione a scambio di elettroni tra atomi

Forze di Legame

forze di legame a idrogeno tipa polare tipa apalare forze polari elettronegativo forze di orientazione (a dipolo-dipolo, a forze di Keesam) forze di induzione (dipolo-dipolo indotto, a forze di Debye). forze di dis persiane ( oppure dipolo- indotto dipala- indotto, dipalo temporanea, a forze di London )I solventi

Classificazione e Proprietà dei Solventi

Classificazione dei Solventi

· neutri · dipolari apratici · acidi · alcalini · acqua.

Parametri dei Solventi

Evaporazione fenomena puramente fisica, che non comporta alcun cambiamento nella struttura molecolare Diffusione ( penetrazione, è la capacità di un liquida a penetrare ( diffondere verticalmente ) un mezza più a mena porosa parametri · punto di ebollizione · tensione superficiale · tensione di vapore · viscositàEffetto della tensione superficiale sulle proprietà di un liquido

Effetto della Tensione Superficiale

SOLVENTE CON TENSIONE SUPERFICIALE ALTA BASSA SUPERFICIE POTERE BAGNANTE SCARSO FORTE DIFFUSIONE FORTE SCARSA RISALITA FORTE SCARSA CAPILLARECurve di Evaporazione/ Ritenzione

Curve di Evaporazione e Ritenzione

Processo di Solubilizzazione

EVAPORAZIONE SOLUBILIZZAZIONE SOLVENTE CORPO POROSO PENETRAZIONE Curve di Evaporazione | Ritenzione di Masschelein-KleinerMILLIGRAMMI mg % 20- ... 10 19 GRAFICO SUPERIORE IDROCARBURI CLORODERIVATI 1. CICLOESANO 12. DICLOROMETANO 2. METILCICLOESANO 13. 1,2-DICLOROETANO 3. EPTANO 14. CLOROTENE 4. ISOOTTANO 15. PERCLOROETILENE 5. WHITE SPIRITS 16. CARBONIO TETRACLORURO ·6. ESSENZA DI 17. CLOROFORMIO TREMENTINA 18. CLOROBENZENE 7. BENZENE 8. TOLUENE ETERI .. 10 - -1 20 5 21 ...... - 0 20 1-100 10 10 . ..... ... .. 8 15 - CHETONI ESTERI 9. ETILFORMIATO 2. ETILMETILCHETONE 10. METILACETATO 3. ISOBUTILMETILCHETONE 11. ETILACETATO 4. 2-PENTANONE 12. ISOPROPILACETATO 5. 3-PENTANONE 13. BUTILACETATO 6. ACETILACETONE 14, AMILACETATO 7. CICLOESANONE 15. ETILMALONATO 8. N-METILPIRROLIDONE 10 - MIN 1 30 1 1 1 10 ORE 1 1 3 45 10 15 2345 10 10 30 4050 GIORNI m 15 00 = 9. XILENE 19. DIETILETERE 10. p-XILENE 20. DIISOPROPILETERE 21 TETRAIDROFURANO GRAFICO INFERIORE 1. ACETONE 7 -10 6 ... ...... 1 400 13 6 2 -10 Curve di Evaporazione/Ritenzione. Da Masschelein-Kleiner, C IRPA-KIK, Bruxellesmg MILLIGRAMMI % 201 1~100 10 GRAFICO SUPERIORE ALCOLI 1. ALCOOL METILICO 7. ALCOOL sec-BUTILICO 2. ALCOOL ETILICO 8. ALCOOL AMILICO 3. ALCOOL PROPILICO 9. ALCOOL iso-AMILICO 4. ALCOOL ISOPROPILICO 10. DIACETONALCOL 5. ALCOOL n-BUTILICO 11. CICLOESANOLO 6. ALCOOL ISOBUTILICO 12. ETILENGLICOLE GRAFICO INFERIORE AMMINE NITRILI · I. n-BUTILAMMINA 2. ter-BUTILAMMINA 5. ACETONITRILE AMMIDI 3. FORMAMMIDE 4. DIMETILFORMAMMIDE 6 7. AMMONIACA [6M] 8. DIMETILSOLFOSSIDO 7 0 2 0 10 30 Min 7 3 4 56 78910 ORE 2 3 4 5 6 78910 20 00 40 30 GIORNI m 10 1+10 N .. 20- - 1 1 +100 10- 00 N 5 10 1 VARI 6. ACQUA $ 7-8 910 ... 3 $ 4 0 Curve di Evaporazione/Ritenzione. Da: Masschelein-Kleiner, C IRPA-KIK, Bruxelles.

Classificazione dei Solventi per Ritenzione

I solventi possono essere classificati · a ritenzione malta forte ( glicali ed essenza di trementina ) · a ritenzione forte ( alcoli superiori, ammidi, ammine) · a ritenzione media (alcoli, chetoni tranne l'acetone, esteri, alcuni idrocarburi aromatici) · a ritenzione debole (idrocarburi saturi e alcuni aromatici, idrocarburi clorurati, eteri, acetone) Si dovrebbero usare nel restaura solo solventi volatili a bassa ritenzionePotere solvente

Potere Solvente e Solubilità

Capacità di Sciogliere

Rappresenta la capacità di un liquido, che definiamo allora salvente, a sciogliere una certa sostanza salida, che definiamo saluto, formando una soluzione Il problema della solubilità nel restauro è complessa : per cercare di razionalizzarlo sono state proposte malte teorie. La affronterema suddividendo i vari solventi in classi, in base al loro mada d'azione nei confronti della solubilizzazionesolventi organici neutri

Solventi Organici Neutri

Il termine neutro si riferisce al fatto che i solventi considerati polar SOLVENTE. S Nel restar terpenici), saturi, insaturi, aromatici e chetoni, e gli alcoli. Il meccan sala i leg molecola ica, cioè coinvolge legami chimici intra MATERIALE DA DISCIOGLIERE, M DISSOLUZIONE DEL MATERIALE acide a basiche perché un solvente riesca a disciogliere un certa materiale salida, la polarità delle due sostanze deve essere simile.I parametri di solubilità

Parametri di Solubilità

Influenza delle Forze Polari e Apolari

Sono una serie di parametri che riflettono l'influenza di queste forze polari e apolari nel processo della solubilità parametri di solubilità · fa interpreta le forze di dispersione ( per le molecole apolari) · fp interpreta le forze polari (per tutte le molecole polari) · få interpreta le forze di legame a idrogeno. (in particolare per le molecole polari pratiche)solvente

Valori dei Parametri di Solubilità

fa f. 45 1 . Alcool Metilico 30 22 48 2. Alcool Etilico 36 18 46 3 . n-Propanolo 40 16 44 4 . n-Butanolo 43 15 42 5 . Alcool n-Amilico 46 13 41 6 . Alcool Benzilico 48 16 36 7. Cicloesanolo 50 12 38 8 . Etilenglicole 30 18 52 9. Glicerolo 25 23 52 10. Butilcellosolve 46 18 36 11. Cellosolve 42 20 38 12 . Diacetonalcol 45 24 31 13 . Cellosolve acetato 51 15 34 14 . Metilcellosolve 39 22 39 15 . N,N-Dimetilformammide 41 32 27 16 . Dimetilsolfossido 41 36 23 17 . Acetone 47 32 21 18 . Etilmetilchetone (53 30 17)(1) 19 . Dietilchetone 56 27 17 20 . Isobutilmetilchetone 58 22 20 22 . Diisobutilchetone 67 16 17 23 . Metilacetato 45 36 19 24 . Etilacetato 51 18 31 25 . n-Propilacetato 57 15 28 26 . n-Butilacetato 60 13 27 27 . Isobutilacetato 60 15 25 28 . Isoamilacetato 60 12 28 29 . Etanolammina 31 29 40 30 . N-Metil-2-pirrolidone 48 32 20 31 . Morfolina 57 15 28 32 . Piridina 56 26 18 33 . n-Butilammina 59 14 27 34 . Carbonio tetracloruro 85 2 13 35 . Metilencloruro 59 21 20 36 . Cloroformio 67 12 21 37 . Tricloroetilene 68 12 20 38 . Clorotene 70 19 11 39 . Dipentene 75 20 5 40 . Essenza di Trementina 77 18 5 42 . Toluene 80 7 13 43 . Xileni 83 5 12 44 . Cicloesano 96 1 3 45 . Mineral Spirits 90 4 6 46 . n-Esano 100 0 0 47 . Acqua 18 28 54 48 . Acido acetico (40 19 41)(1)