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CORSO di CHIMICA degli ARCHEOMATERIALI A.A. 2023-24 1.1_Ceramiche Docente: Enrico Greco, PhD ([email protected]) Assistant Professor, Department of Chemical and Pharmaceutical Sciences  Le...

CORSO di CHIMICA degli ARCHEOMATERIALI A.A. 2023-24 1.1_Ceramiche Docente: Enrico Greco, PhD ([email protected]) Assistant Professor, Department of Chemical and Pharmaceutical Sciences  Le CERAMICHE Seconda, in ordine di tempo, solo alla lavorazione della pietra e delle ossa di animali, la ceramica è da millenni diffusa in tutto il mondo tanto da poter essere definita una materia ecumenica, connaturata con ogni tipo di esperienza umana. Ciotola cinese con "Coppa Bergantini" coperchio, epoca con l'Istoria del Shang (XVI - XI sec Sacrificio di Marco BCE) Curzio. Faenza, 17 giugno 1529 2 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE Le ceramiche hanno accompagnato il cammino di tutte le civiltà come ▪ oggetti per il culto ▪ decorazioni ▪ utensili da cucina ▪ contenitori per unguenti ▪ contenitori in genere per sostanze liquide e cibi solidi ▪ materiali da costruzione (laterizi) ▪ refrattari Bes mug rituale tolemaica (I sec BCE – I sec CE) 3 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE La ceramica (dal greco antico κέραµος, che significa argilla) è un materiale composito, inorganico, non metallico, formato a freddo e consolidato per trattamento termico. Tavoletta del Dio Sole e coperture in argilla, 860- 850 BCE Londra, British Museum Sinterizzazione: processo nel quale le particelle di un materiale solido in forma di polvere, sottoposte a riscaldamento, si avvicinano e si saldano, originando un pezzo di materiale compatto. Tipicamente, la sinterizzazione viene effettuata a una temperatura leggermente inferiore a quella di fusione del materiale. Ceramiche medievali 4 ENRICO GRECO, PHD  CRONOLOGIA Paleolitico Neolitico - Baratto e scambio per beni chiave di - Aumento del commercio anche per beni di lusso sopravvivenza - Aumento della densità di popolazione e - Bassa densità di popolazione formazione di aggregati urbani e città - Bassa differenziazione delle mansioni - Specializzazione delle mansioni - Condivisione all’interno dei gruppi - Formazioni di classi sociali ed élites - Protezione del surplus prodotto 5 ENRICO GRECO, PHD  Culture nel Paleolitico e nel Neolitico Fino agli anni ’90 si pensava che la ceramica fosse stata prodotta per la prima volta nel Neolitico (8.000-2.000 BCE) Dopo l’ultima era glaciale gli umani si son convertiti da cacciatori-raccoglitori ad allevatori e agricoltori. Ceramiche giapponesi e centro-europee hanno provato che tecnologie ceramiche erano già conosciute circa 10000 anni prima durante la facies del solutreano nel paleolitico superiore (21.000-18.000 BCE) Durante il periodo Neolitico cinese è stato introdotto un primo ancestrale tipo di tornio che ha aiutato a migliorare la qualità delle ceramiche simmetriche e nuovi tipi di fornace. Figura votiva in Molto diffuse sono le statuette votive e le “Veneri” usate per terracotta, Siria. scopi rituali per cerimonie legate alla fertilità e raccolto 1400 BCE 6 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE La Venere di Dolní Věstonice (Repubblica Ceca) è una statuetta di una "Venere paleolitica" in ceramica, datata tra i 29.000 e 25.000 anni fa. Ha un'altezza di 11,1 cm e una larghezza di 4,3 cm al punto più ampio ed è composta da creta cotta ad una temperatura relativamente bassa. Questo reperto, insieme a pochi altri provenienti dalle zone vicine, è il più antico manufatto in ceramica conosciuto al mondo. 7 ENRICO GRECO, PHD  Il Vicino e Medio Oriente Antico 8 ENRICO GRECO, PHD  Il Vicino e Medio Oriente Antico Mesopotamia, Anatolia, Iran ed Egitto In Vicino Oriente, in Mesopotamia la produzione ceramica può essere categorizzata in quattro grandi periodi: la cultura di Hassuna (7.000-6.500 BCE), la cultura di Halaf (6.500-5.500 BCE), la cultura di Ubaid (5.500-4.000 BCE) la cultura di Uruk (4.000-3100 BCE) I vasi più antichi (7.000 BCE) sono stati formati a mano da lastre di argilla marrone rossastra e non riportano decorazioni o smaltature. Coppa con piede, Sialk, Iran, c. 3.000 BCE Dal 6.000 BCE sono state introdotte una gamma di tecniche decorative che coinvolgono progetti dipinti intricati e motivi geometrici con fiori e animali stilizzati. Successivamente anche pareti e mura cittadine furono decorate con piastrelle di terracotta policroma smaltata con sali di stagno e piombo 9 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE In medio oriente 4500 anni fa si inizia a controllare la quantità di ossigeno dentro le fornaci. Questo determina un maggiore controllo del colore finale della ceramica: Maggiore Ossigeno = colore rosso Minore Ossigeno = colore nero Vaso per acqua, dinastia Sargonide (2350-2150 BCE) 10 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE Brocchetta teriomorfa per vino in ceramica leggermente bruna prodotto da forno in ambiente riducente Iran, 1000-500 a.C. 11 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE Tavole d’argilla I sumeri abitavano in Mesopotamia, una terra attraversata da due fiumi e che era ricca di acquitrini e di fango. Come supporto per scrivere, trovarono naturale usare tavolette d'argilla (2000- 3000 aC). Frammento di iscrizione cuneiforme di Urukagina (o Uruinimgina), ensi di Lagash. Terracotta, ca. 2350 a.C., scoperta a Tello (antica Girsu). 12 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE Gerusalemme. Frammento di tavoletta di argilla risalente a 3.400 anni fa e recante il più antico testo mai trovato nella città santa. 13 ENRICO GRECO, PHD  Il Mediterraneo Antico - Egitto 14 ENRICO GRECO, PHD  Il Mediterraneo Antico - Egitto Le faïence (dal nome francese della città di Faenza) egizie sono dei piccoli oggetti, spesso votivi costituiti principalmente da silice (SiO2), ossido di calcio (CaO) e alcali monovalenti Sono caratterizzate per avere un nucleo interno a base di silice macinata o sabbia e un sottile strato esterno vetroso Nascono come imitazione economica del lapislazzuli (pietra semipreziosa di importazione centro-asiatica) o del turchese La coesione in foggiatura avviene mediante l’aggiunta di piccole quantità di sostanze organiche, mentre quella in cottura con l’aggiunta di calce Ushabti, Saqqara, Egitto, 26a dinastia c. 570 BCE Statuetta di gatto, 26a dinastia, c. 654-550 BCE 15 ENRICO GRECO, PHD  Il Mediterraneo Antico - Egeo 16 ENRICO GRECO, PHD  Il Mediterraneo Antico - Grecia La nascita dell’arte greca inizia intorno al 900 BCE con la comparsa dello stile protogeometrico e geometrico greco (900-725 BCE) con la produzione di alcune delle massime forme di ceramica greca. Questo è stato seguito poi dallo stile orientalizzante della ceramica greca (725-600 BCE) con influenza dalle colonie greche in Asia minore. Sulla terraferma i maggiori centri di ceramica erano Atene e Corinto, la cui rivalità influiva sugli Stamnos, Grecia, 470-460 BCE sviluppi stilistici. Ceramica a figure rosse Lo stile a figure nere era una tecnica decorativa dove i vasi erano ricoperti di barbottina e le figure incise in negativo su questa. Molto usate nei rituali funebri, spesso ritraevano Anfora attica, Grecia, 570-525 BCE scene mitologiche, eroiche con episodi ripresi da Ceramica a figure nere Omero e successivamente scene di atletica e vita domestica 17 ENRICO GRECO, PHD  CERAMICHE ROMANE 18 ENRICO GRECO, PHD  Recuperi subacquei di anfore romane 19 ENRICO GRECO, PHD  ANFORE ROMANE 20 ENRICO GRECO, PHD  Le MATERIE PRIME Fondamentali Argilla Materie prime Smagranti (silice, chamotte) Secondarie Fondenti (feldspati, calcare, talco, dolomite) Rivestimenti (vetri, smalti) Complementari Colori (ossidi metallici) 21 ENRICO GRECO, PHD  Le ARGILLE I minerali argillosi hanno caratteristiche fisico-chimiche peculiari: notevole capacità di assorbimento d'acqua scambio ionico e fissazione di cationi sensibile plasticità se miscelate con acqua refrattarietà se disidratate 22 ENRICO GRECO, PHD  Gli SMAGRANTI Gli smagranti (fillers) sono minerali o ricce, impiegati nella loro forma originaria o pretrattati termicamente, aventi come principale requisito la stabilità dimensionale o perfino le tendenza all’espansione se sottoposti ad alte temperature. Aggiunti all’impasto ceramico ne vanno a costituire l’ossatura, contrastando in tal modo il ritiro cui il manufatto è soggetto, per cause di natura chimica (disidratazione, decomposizione termica) e fisica (assetto e compattazione delle particelle costituenti la miscela). 23 ENRICO GRECO, PHD  Le ARGILLE Le argille sono sedimenti sciolti, suoli, che hanno origine dal dilavamento di rocce. Argilla è il termine che definisce un sedimento non litificato estremamente fine: le dimensioni dei granuli sono inferiori a 2 µm di diametro. processo che conduce al compattamento e all'indurimento di rocce sedimentarie, soprattutto clastiche, trasformandole da incoerenti (per es. sabbie) in coerenti (per 2 µm = 2 × 10−6 m = 0.002 m es. arenarie); può avvenire a causa delle pressioni cui le rocce sono sottoposte, o per fatti climatici, o anche per l'azione di soluzioni circolanti, per es. acque carbonatiche I minerali che compongono l'argilla sono tutti appartenenti alla sottoclasse dei fillosilicati e definiti collettivamente minerali argillosi. 24 ENRICO GRECO, PHD  Le ARGILLE  I fillosilicati (dal greco phyllon, foglia) sono silicati (SiO4)4- di Magnesio (Mg), Calcio (Ca), Sodio (Na), Potassio (K), Ferro (Fe) e Alluminio (Al) caratterizzati da una struttura a strati a simmetria tetraedrica dove ogni tetraedro si lega agli altri tramite ponti ad ossigeno (bridging oxygen). Le strutture generali delle argille sono: A3Si2O5(OH)4 oppure A3Si4O10(OH)2 Dove A può essere Ca2+, Mg2+, Al3+, Na+, Fe2+, Fe3+, Li+, Ba2  I membri di questa famiglia, generalmente, possiedono un aspetto lamellare o scaglioso, con sfaldature ben definite.  I fillosilicati sono una classe molto numerosa con due sottoclassi principali: i minerali argillosi le miche. 25 ENRICO GRECO, PHD  Le MICHE  Le miche nascono invece quando il Si dei siti tetraedrici viene sostituito dall’Al generando cariche libere sulla superficie dei pacchetti T-O-T provocando l’ingresso di cationi (tipicamente il K) negli interstrati con il risultato di rinforzare i legami di van der Waals con legami ionici. Ne risulta una maggiore durezza rispetto agli altri fillosilicati.  La struttura generale delle miche è X2Y4-6Z8O20(OH,F)4 Dove X può essere K+, Na+, Ca2+, Ba2+, Rb+ o Cs+ Y può essere Al3+, Mg2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Mn3+, Cr3+, Ti4+ o Li + Muscovite Z può essere Si4+ o Al3+, raramente Fe3+ o Ti4+ KAl2(Si3Al)O10(OH,F)2  Importanti miche per le ceramiche sono quelle a cella diottaedrica (Y=4) come la muscovite 26 ENRICO GRECO, PHD  La CAOLINITE  La caolinite è un minerale fillosilicato idrossilicato di alluminio, il nome deriva dal cinese Gaoling 高岭 e significa colline alte, con riferimento alla regione presso Jingdezhen, nella provincia cinese dello Jiangxi, dove già sotto la Dinastia Tang (618 -907 d.C.) era invasa da forni per la produzione ceramica.  La caolinite è il minerale di base del caolino e rappresenta il prodotto di una lenta trasformazione idrotermale dei feldspati e dei feldspatoidi presenti Caolinite in numerose rocce di tipo granitico e gneissico in Al2Si2O5(OH)4 ambiente acido, in presenza di acqua e di CO2 in condizioni di bassa temperatura e pressione. 27 ENRICO GRECO, PHD  Minerali TECTOSILICATI  I feldspati sono un gruppo molto diffuso di silicati tectosilicati (silicati con struttura tetraedrica uniti a gruppi di quattro con due tetraedri orientati verso l’alto e due verso il basso con una struttura a doppio collo d’oca). Ogni tetraedro condivide tutti e 4 gli atomi di ossigeno, con un monomero di base (SiO4)4-. Esistono più di 25 feldspati di interesse per le ceramiche, ma i più importanti sono: Albite, Anortite, Anortoclasio, Microclino e Ortoclasio. Feldspato Al2Si2O5(OH)4 28 ENRICO GRECO, PHD  Feldspati  Questi minerali sono spesso miscele di termini puri in base al catione sostituente. Un esempio è la miscibilità tra K-feldspato (termine potassico KAlSi3O8), Albite (termine sodico NaAlSi3O8) e anortite (termine calcico CaAl2Si2O8) i quali possono essere rappresentati all’interno di un diagramma di miscibilità trifasico 29 ENRICO GRECO, PHD  Formazione dei Plagioclasi 30 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE Un oggetto in ceramica è costituito da grani di materiale inorganico non fusi, ma sinterizzati tra loro da uno strato vetroso. Composizione argilla Fillosilicati, in particolare caolinite, montmorillonite- smectite e silicati idrati d'alluminio, feldspati, clorite ferrifera ossido di silicio SiO 2 1700 °C Solo alcuni materiali diossido di germanio GeO2 1100 °C hanno la possibilità di solidificare sotto forma di anidride borica B2 O3 450 °C stato vetroso. anidride fosforica P 2 O5 622 °C anidride arsenica As2O5 315 °C 31 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE Il colore del materiale ceramico varia a seconda degli ossidi cromofori contenuti nelle argille ossidi di ferro giallo, arancio, rosso, bruno ossidi di titanio da bianco a giallo La ceramica sinterizzata ha rilevanti requisiti funzionali: ► dura ► non combustibile e resistente al calore * ► non ossidabile come controparte ► fragilità *Specifiche composizioni ceramiche trovano impiego nei rivestimenti ad alta resistenza al calore per il loro alto punto di fusione. 32 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE Le ceramiche possono essere:  a pasta porosa - hanno pasta tenera e assorbente, più facilmente scalfibile coccio, terraglie, maioliche e terrecotte  a pasta compatta - hanno una bassissima porosità e buone doti di impermeabilità ai gas e ai liquidi. Non si lasciano scalfire neanche da una punta d'acciaio gres e porcellana (tenera e dura) 33 ENRICO GRECO, PHD  Le CERAMICHE In funzione della porosità possiamo distinguere alcune delle ceramiche tradizionali. TIPOLOGIA DI CERAMICA % DI POROSITÀ TERRECOTTE E LATERIZI 20-25 TERRAGLIA TENERA E FAENZE 18-25 TERRAGLIA FORTE 12-15 GRES