Embed Size (px)
Citation preview
loan ISTUDOR
Notiuni de,
chimia picturii
Edilia a lll-a revSzuti gi adiugit5
roitura ACS ] coteclia gtiinlific
Prefa!5lntrod ucere
Partea I
Noliuni de chimie general5 gi chimie organici
Cap. 1. Noliuni de chimie generalS1.1 Fenomene frzice pi fenomene chimice. Atomi, molecule1.2. Structura atomului. lzotopi.
1.2.1. inveligul electronic al atomilor. Orbitalii'1.2.2. Sistemul periodic al elementelor
1.3. Leg5turi chimice1.4. Molecule polare1.5. Leg5turi intermoleculare1.6. St5rile de agregare ale materiei
1.6.1. Starea solidj1.6.1.1. Forma cristalini1.6.1.2 Forma amorfi
1.6.2. Starea lichidi1.6.3. Starea gazoasi1.6.4. Schimbarea stirilor de agregare ale substanlelor
1.7. Amestec ;i substan!5 pur51.8. Masa Si greutatea
1.8.1 Masa1.8.2. Greutatea
1.9. Constante frzice1.9.1. Densitatea1.9.2. Greutatea specifrcS1.9.3. Viscozitatea1.9.4. lndicele de refraclie1.9.5. Punct de topire1.9.6. Punct de flerbere1.9.7. Duritate1.9.8. Coefrcient de solubilitate
1.10. Solulii1.10.1. Solu!ii de gaz in lichid1.10.2. Solu!ii de lichid in lichid1.10.3. Solu,tii de solid in lichid
1.10.3.1 Exprimarea concentra(iei1.10.3.2. Procesul de dizolvare1.10.3.3. Apa de cristalizare, higroscopicitate,efl orescen!5, delicvescen{i
14
18
23
242527282929333435353537
3838383940404040404041
4243444444.454546464747
1,10.4. Solu!ii de solid in solid110.4.1 Amestecuri izomorfe1]O.4.2. Starea sticloasi
1.11. Difuziune. 0smozi1.12. Tensiune superfrciali1.13, Migrarea umidit;!iiin medii poroase1.14. Starea coloidi
1. 14. 1. Dispersii coloidale'l,l4.2.5uspensii'1.14.3 Emulsii'1.14.4. Spume'1.14.5. Aerosoli
1.15. Disociatia termici1.15.1. Reaclii endo- gi exoterme. Reaclii reversibile1.15.2. Viteza de reac!ie
1.16. Disocia!ia electrolitici1.16.1 Grad de disociere. Constanta de disociere1.16.2. Electrolili tari 9i electrolili slabi
1.17. Compusi chimici anorganici1.17.1Oxizi
1.17.1.1. Clasificarea oxizilor. Oxizi acizi. Oxizi bazici. Oxizi neutri1.17.2. Acizi. Baze
1.17 .2.1. Clasifi carea acizilor1.17 .2.2. Clasifrcarea bazelor
1.17.3. Siruri1.18. Concentra!ia ionilor de hidrogen
'1.18,1. Disocialia electrolitici a apei; indicele de hidrogen (pH)
1.18.2. Determinarea pH-ului. lndicatori1.18.3. Solulii tampon
1.19. Hidroliza1.20. Reac!iichimice
1.20.1 Reac!ii de sintezi1.2o.2. Reaclii de descompunere1.20.3. Reac{ii de dublu schimb1.2O.4. Reaclii de adilie1.20.5. Reaclii de oxido-reducere
Cap. 2. No{iuni de chimie organici2.1. Obiectul chimiei organice2.2. Structura combinaliilor organice2.3. Hidrocarburi
2.3.1. Hidrocarburi saturate aciclice (parafini sau alcani)2.3.2. Hidrocarburi saturate ciclice (cicloparafine sau cicloalcani)2.3.3. Hidrocarburi nesaturate cu dubli legiturJ (alchene sau olefrne)
2.3.4. Hidrocarburi nesaturate cu tripli legituri2.3.5. Hidrocarburi aromatice2.4. Combinalii halogenate2.5. Combinalii oxigenate
2.5.i. Alcooli
5050505051
53555557
57
5959596061
6263636363656667697071
71
73
73
7475
75
76767677
8081
81
848485868686878888
5050505051
535555
57
57
5959596061
6263636363656667
6970
71
71
73
73
t47a
75
76
76
76
77
2.5.2. Fenoli2.5.3. Eteri2.5.4. Aldehide2.5.5. Cetone2.5.6. Acizi ca rboxi I ici2.5.7. Esteri
2.6. Hidrali de carbon (oze)2.7. Combinalii cu azot
2.7.1. Amine2.7.2. Amino-acizi2.7.3. Amide
Partea a ll-aMateriale pentru picturi gi restaurarea picturilor
Cap.3 Pigmenli3,1. Lumina gi culoarea3.2. Denumirea pigmenlilor3.3. ProprietSli generale ale pigmenlilor
3.3.1. Transparenla, opacitatea. Puterea de acoperire3.3.2. Puterea de colorare3.3.3. lndicele de absorblie de ulei3.3.4. Rezistenla la lumini3.3.5. Dispersabilitatea pigmenlilor in lianli3.3.6. Miscibilitatea3.3.7. Toxicitatea
3.4. Acliunea unor agen{i chimici de mediu asupra pigmenlilor3.5. lnteracliunea pigmenlilor intre ei
3.6. lnteracliunea pigmenlilor cu lianlii3.7. lnteracliunea lianlilor cu pigmenlii3.8. Acliunea umidit;!ii asupra pigmenlilor3.9. Pigmenli organici de sintezi3.10. Clasificarea gi prezentarea pigmenlilor
3.10.1 Pigmen(i alba;tri3.10.1.1. Azurit3.10.1.2. Azurit artifrcial3.10.1.3. Albastru de Bremen3.10.1.4. Albastru Egiptean3.10.1.5. Albastru ultramarin natural3.10.1.6. Albastru ultramarin artifi cial3.10.'1.7. Albastru smal!3.10.1.8. Albastru de Prusia3.10.1.9. Albastru de cobalt3.10.1.10. Albastru ceruleum3.10.1.11. Albastru indigo3.10.1.12. Albastru de mangan3.10.1. 13. Albastru monastral3.10.1.14. Albastru indantren
3.10.2. Pigmenlialbi
8989909090929293939495
8081
81
848485868686878888
97
9899101
101
101
103
10s106107
108108108109109109110
1'11
112
113
113
116
117
117
118
12012212512512s'126
127
127
128128
3.10.2.1. Alb de carbonat de calciu 1283J0.22. Alb de plumb 1303.10.2.3. Alb de zinc 823.10.2.4. Alb de titan i333.10.2.5. Litopon 1333.10.2.6. Alb de bariu B43.10.2.7. Caolin 84
3.10.3. Pigmenli galbeni 13s3.10.3.1. Ocru 1353.10.3.2. P5mint de Siena 863.10.3.3. Oxid galben de frer. Marsuri 1363.10.3.4. Galben de Neapole 1363.10.3.5. Auripigment 873.10.3.6. Masicot B73.10.3.7. Galben de cadmiu 873.10.3.8. Galben de crom 1383.10.3.9. Galben de zinc 1383.10.3.10. Galben de bariu 1393.10.3.11. Galben de stronliu 1393.10.3.12, Galben de cobalt 1393.10.3.13. Galben de plumb gi staniu; galben de plumb, staniu 9i antimoniu 1393.10.3.14. Galben de nichel 9i titan 1393.10.3.1s. Galben de lndia (piuri) 1403.10.3.16, Gamboge (guma gutti) 1403.10.3,17. Galben de Hansa 140
3.10.4. Pigmen{i ro;ii i4i3.10,4.1. Ocru rogu 14i3.10.4.2. Pimint de Siena ars i423,10.4.3.0xid rogu de fier 1423.10.4.4. Cinabru 1433.'10.4.s. Miniu de plumb 1453.10.4.6. Ro5u de cadmiu 1463,10.4.7. Rogu de crom i473.10.4.8. Rogu de molibden i483.10.4.9. Realgar 1483.10.4.10. Rogu de garanli i483,10.4.11 Rogu toluidin 1503.104.12. Ro;u lithol 1503.10.4.13. Roqu para 1503.10.4.14. Lithorubin BK 150
3.10.5. Pigmenli bruni 151
3.10.5.1. Umbri naturalS gi umbri arsi 151
3.10.5,2. Brun Van Dike 151
3.10.5.3. Pimint verde ars 151
3.10.5.4. Asfali E23.10.5,5. Bistru E23.10.5.6. Mumia E23.10.5.7. Sepia E2
3.10.6. Pigmenli verzi 153
intirnoniu
128130
132133
133
13413413s
13s
136136
136
137
137
137
138
138
139
139
139139
139
140140't40
141
141
142142143
145
146147
1481481481s0150
150
150
151
1s1
151
151
152152152152153
3.10.6.1. PimAnt verde3.1O.6.2. Verde malachit3.10.6.3. Crisocola3.10.6.4. Verdigris3.10.6.5. Verde transparent de cupru3.10.6.6. Verde Schele3.1Q.6.7 . Verde smarald3.'10.6.8. Oxid verde de crom3.10.6.9. Oxid verde transparent de crom3.10.6.10. Verde de crom3.10.6.11. Verde de cobalt3.10.6.12. Verde de titan3.10.6.13. Verde permanent3.10.6.14. Verde monastral3.10.6.15. Verde de nitrozobetanaftol
3.10.7. Pigmen{inegri3.10.7.1. Negru de cirbune3.1O.7.2. Negru mineral
3.10.8. Pigmen[i violeli3.10.8.1. Ultramarin violet3.10.8.2: Violet de cobalt3.10.8.3. Violet de mangan
3.10.9. Foile gi pulberi metalice3.10.9.1. Aur3.'10.9.2. Aur mozaic3.10.9.3. Schlagmetal3.10.9.4. Foi(a de argint3.10.9.5. Foila se staniu3.10.9.6. Foi(a de aluminiu3.10.9.7. Bronzurile
Cap.4 Coloranfi4.1. Coloranli organici naturali. Generalitili
4.1.1. $ofranul4.1.2. Sange de dragon4.1.3. Boabe de Avignon4.1.4. Arzica4.1.5. Carmin4.1.6. Kermes4.1.7. Turnesol4.1.8. Purpura4.1.9. Lacul indian4.1.10. Lemnul de Brazilia4.1.11. BScan
4.2. Coloran{i organici de sintezi. Generalit5{i
Cap. 5 Lianfi. Consideralii generale5.1. Lianli anorganici. lvlateriale de construc{ie
5.1.1.Varul
153
154156
156
158't68
158
158
158
159
159
160160160160160160161't62
162162163163
163
164164165
16s16s16s
166167
168169169169170170171
17"1
't72
172
173
173
176
177't78
5.1.1.1. Var gras5.1.1.2. Mecanismul de intirire a mortarelor de var $ras5.1.1.3. Varuri hidraulice5.1.1.4 Varul dolomitic5,1.1.5. Tipuri tradilionale de mortare de var
5.1.2. Gipsul5.1.2.1. Alte tipuri de sulfat de calciu5.1.2.2. Priza ipsosului giintirirea lui5.1.2,3. Proprietili ale gipsului
5.1.3. Argila5.1,3.1. Compozilie chimici, structuri, propriet5ti
5.1.4. Ciment Portland5.1.5. Nisipul
5.2. Lianli de naturi organic55.2.l.Formarea peliculei prin fenomene fizice
5.2.1.1. Procesul de evaporare a solventului5.2.1.2. Uscarea emulsiilor5.2.1.3. Formarea peliculei prin solidifrcare
5.2.2. Formarea peliculei prin reaclii chimice5.2.3. Reflexia luminii5.2.4. Suplelea peliculelor5.2.5. Duritatea peliculelor5.2.6. Adezivitatea peliculelor5.2.7. Uleiuri. Propriet5!i fizico-chimice5.2,8. Uleiuri pentru picturJ
5.2.8.1. Uleiul de in5.2.8.2. Uleiulingro;at la soare5.2.8.3. Uleiul de in frert5.2.8.4. Uleiul de in frert (firnis)5.2.8.5. Uleiul de in polimerizat5.2.8.6. Uleiulde mac5.2.8.7. Uleiul de nuci5.2.8.8. Alte uleiuri pentru pictur55.2.8.9. Uleiuri sicativate artifi cial
5.2.9. Lianli pe bazi de hidrali de carbon5.2.9.1. Monozaharide5.2.9 .2. Pol iza haride (pol i holozide)
5.2.10. Lianli Proteici5.2.10.1. Proteine solubile5.2J0.2. Proteine insolubile in ap5 (scleroproteine)5.2.10.3. Proteine conjugate (proteide)
Cap.6 Sicativi6.1. Defrnilie. Compozilie6.2. Mecanismul acliunii sicativilor
Cap. 7 Plastifian{i7.1. Defrnilie. Proprieti!i7.2. Clasifrcarea plastifi anlilor
178181
181
183
183
184184184186186186't87
188189190190190191
191
19"1
192'193
194194197
197
198198198198199199199200201201202206207208210
212213
214
216217
217
17818'l
181
183
183
184184184186186186187
188189190190190191
191
191
192r93
194194.97'97
'98'98'98')8'9)-99'99
2C0201
201202206207208210
212213
214
216
217
217
7.3. Mecanismul plastifrerii
Cap.8 Verniuri8.1. Defrnilie8.2. Clasifrcarea verniurilor dupi func!iile lor
8.2.1. Verni de picturi8,2.2. Verni de retu;8,2.3. Verni izolant8.2.4. Verni frnal
8.3. Substanlele frlmogene8.4. Propriet5!i ale solu!iilor de verni
8.4.1. Culoarea8.4.2. Transparen{a8,4.3. Viscozitatea8.4.4. Uscarea soluliilor de verni
8.5. ProprietSli ale peliculei de verni8,5.1. Elasticitatea peliculei8.5.2. Luciul peliculei8.5.3. Reversibilitatea8.5.4. Comportarea in conditii de umiditates.5.5. ingdlbenirea peliculei
Cap. 9 Ri;ini naturale (rezine) gi uleiurivolatile9.1. Rigini naturale
9.1.1. Defrni!ie. Compozi!iq chimici9.1.2. Proprieti{i9.1.3. Clasificare
9.1.3.1. Rigini alcoolice9.1.3.2. R5;ini ce se dizolv5 printr-o prealabilS tratare termici9,'1.3.3. 0leorezine, oleogumi-rezine, balsamuri
9.2. Uleiuri volatile
Cap. Io Polimeri sintetici10.1. Defrnilie. Structuri chimici generali10.2. Clasifrcarea compugilor macromoleculari10.3. Macromolecule de polimerizare10.4. Macromolecule de policondensare10.5. Proprietili ale polimerilor10.6. Polimeri folosili in picturJ ;i restaurarea picturilor
10.6.1. Acetat de polivinil10.6.2. Alcool polivinilic10.6.3. Polimetacrilat de metil10.6.4. Paraloid B zz10.6.5. PrimalAC3310.6.6. PrimalE 33010.6.7. R5;ini cetonice10.6.8. Rasini poliesterice'10.6.9. Rigini epoxidice10.6.10. Poliamide
218
220221221
221
221222222223223223224224224225225225225226226
228229229230230230233234236
238239239241242243244244245246246247247248248249250
10.6.11. Polietilenglicoli10.6.12. R59ini siliconice10.6.i3. RJgini schimbitoare de ioni
Cap. 11 Ceruri1i.1. Defrnilie. Compozilie chimicS. Clasificare11.2. Produse
11.2.1. Ceara de albine11.2.2. Ceara de Carnauba11.2.3. Ceara japonezi11.2.4. Ceara montani11.2.5. Ozocherita11.2.6. Cerezina11.2.7 Parahna11.2.8. Ceara microcristalin5
Cap. 12 Solvenli gi alte substanle folosite in restaurarea picturilor12.1. Solvenli organici. Defrnilie, consideralii generale12.2. Reprezentanli mai importanli ai solvenlilor folosi{i in restaurarea picturilor
12.2.1. Hidrocarburi saturate12.2.2. Hidr oca rbu ri aromatice12.2.3. Hidrocarburi terpenice12.2.4. Derivali clorurali12.2.5. Alcooli12.2.6. Glicoli - Polioli12.2.7. Eteri12.2.8. Cetone12.2.9. Esteri12.2.10. Amine12.2.11. Amide12.2.12. Distilate de petrol
12.3. Solven{i anorganici12.3.1. Apa
12.3.2. Amoniac12.4. Solvenli reactivi
Cap. 13 Agen{i de suprafali13.1. Defrni{ie. Constitu!ie'13.2. Clasifrcarea agentilor activi de suprafa{i13.3. Saponine
Cap. 14 Enzime14.1. Defrni(ie'14.2. StructurS, clasifi care14.3. Nomenclaturi14.4. Proprietili frzico*chimice14.5. Saliva natural5 si saliva sintetici14.6. intrebuinlarea enzimelor in restaurare
251251253
254255255255256257257257257258258
26026126426426426426526526626726726826826826927'l
271
273273
276277
279280
282283283283284284285
25"1
25',1
253
2542552552s52562572572572572s8258
Cap. 15 Reactivi chimici gi alte substanle folosite in restaurare'15.1. Borax (tetracarbonat de sodiu)15.2. Carbonat de amoniu15.3. Hidrogen carbonat de amoniu15.4. Hidrogen carbonat de sodiu15.5. Hidroxid de bariu15.6. Oxalat de amoniu15.7. Peroxid de hidrogen.l5.8.
Preventol R eO15.9. Syton15.10. Silice micronizat515.11. Substan{e complexante (agenli de chelare)
Cap. 16 Poluarea chimici a aerului. Alteriri produse operelor de arti
Cap. 17 Eflorescen{e17.1. Siruri 9i surse de siruri'17.2. Sursele de umiditate17.3. Procesul de evaporare
Partea a lll-aCercetiri de laborator
Cap. 18 Cercetiri de laborator asupra unor picturi murale gi
iconostase din monumentele Rom6niei, sec XIV - XXCap. 19 Aspecte inedite din activitatea de gantier
AnexeAnexa 1. Sistemul periodic al elementelorAnexa 2. Masele atomice relative ale elementelorAnexa 3. Parametri de solubilitate ai unor solvenli folosi{i inrestaurarea picturilorAnexa 4. Calculul parametrilor de solubilitate pentru unamestec de solvenliAnexa 5. Diagrama ternar5 de solubilitate a solvenlilorAnexa 6. Calculul amestecurilor de solulii gi solvenliAnexa 7. SolubilitSlile in api a unor substanle folosite inrestaurarea picturilorAnexa 8. Siruri intAlnite mai f recvent in eflorescenlele de pepicturi muraleAnexa 9. Extras din iconografia Ghenadie 1903:Aiceo scrisei numireo vdpselelor, zugrdviei gi prelul lorAnexa 10. Extras din iconografia Ghenadie 1903:Numireo vdpselelor ce rabdd puindu-se pe tencuiola verde gi pre[ul lorAnexa 11. Extras din iconografra Ghenadie 1903:Amestecdtu r a v d psel el o r zid ul ui p r o a spdt
Bibliografrelndex
288289289290290290290292292293293293
296
304305
311
31s
319
320372
387
388389390
392
393
394
395
396
e picturilor
26026126426426426426s265266267267268268268269271
27'l
273273
276277
279280
282283283283284284285
385386
398404
-iC.
{, $ *"v '\rq.'1"A1 r{ "J' r-str Jtl t **; t$-! es 9ad r-&e# r M e I
1]
Notiuni de chimie general;
No!iuni de chimie generalS I 25
1.1. Fenomene flzice gi ch i mice. Atomi, molecule
intreg universul este constituit din materie. Aceasta sti la bazaalcdtuirii diferitor substante naturale (existente in naturd) sauartiliciale (preparate de oameni). O cantitate de materie cu formi.proprie constituie un corp. Substantele se deosebesc intre ele prinproprietdti caracteristice, care, la rAndul Ior, se manifest6 prinfenomene fizice si chimice.
Fenomenele fzice produc substantelor schimbdri calitative,reversibile. Apa de exemplu, la temperaturi scdzuti ingheati. Dacdsursa de rS.cire nu mai ac{ioneazi, gheata se topeste. S-a produs doar oschimbare a srAriide agregare a apei.
Fenomenele chimice produc schimbd.ri profunde in compozitiacorpurilor. Alterarea azuritului sau a miniului de plumb (proceseamintite anterior) sunt fenomene chimice. La fel, arderea cdrbunilorsau ruginirea (oxidarea) fierului.
Procedeele folosite in chimie pentru rezolvarea unor probleme sebazeazd,pe observatie. ipoteze si experiente. Ipotezele sunt presupunericare se emit de citre cercetitori pentru erplicarea unor fenomene.Daci sunt verificate prin experien
26 Notiuni de chimia picturii
poate fi aceeasi cu fbrmula brtLtir sau un rnultiplu al acesteia.moleculare va lamuri aceastd situa(ie. Forrnula care indicdatonrilor inlre ei in nroleculi. este oformu ld cle structrtrd:
I)eterminarea maseimodul de lesare a
,to-HCa
Hidroxid de calciu
O-'r 'O-H\\/)S/,/ \
u O-H
Acid sul[uric
Formule structurole
Fiecare element r:himic se caracterizeazd printr o masi propric. De eremplu,masa unui atorn de hidrogen este 1.673 x 10 21. intrucat aceste mase absolute suntgreu de rrtilizat. se folosesc mase atornice relative. de{inite ca fiind raportll irrtremasa atolnicd a elementului si masa a 1i1 2 parte din masa atomice a izotopului c,,Calculati astfel. niasa atomici a hidrogenului este 1,008, a oxigenuh_ri l5,ggg. et;.Masele atomice pentru toate elementele sunt redate in tabele.
o cantitate dintr rrn element erprirnati in grame ce corespunde numeric curnasa atomica a elementului respectiv, r'eprezintd ln oiont grnm. Masa unui atomgram de hidrogen e ste 1,008 g. a celui de oxigerr 15.999 g.
Masa rtoleculcrd sau masa rnolard reprezinti suma maselorwtus0 nLoLeclflor.r sau masa Inolare repreztnta suma maselor atomice ceconstituie molecula. Cantitatea din substanta respectivd erprimatd in erame, egaliLUrrbLrLrrrr rJrurccLtla. \rarrrlrarea oln slrDstanta respectrve erprtmata in grame, egalSnumeric clr masa molecular6 reprezintd o moleculd, grarn.Prezentdm in continuarecAteva exemple privind calculul maselor molare (masele atomice luate in calcul s1n t:az,ot -74. carbon -12, oxigen -16, hidrogen =1):
a) masa moleculari. a hidroridr-rlui de calciu. Ca(OH), este obtinutd prin insumare:tmaselor aiomice ale calci'lui 40. a oxigenului 16, a hidroge'ului 1:
Ca(OH), = 409/mo1+ 2x (16g/rnol + 1g/rnol) -74glmot
b) nrasa moleculard a carbonatului de amonitL este:(NH,,):CO. - 2x (I4glmol + 4 g/mol) + 12 g/rnol + (3 r t6 g/mol) - 96 g/mol
Elementele au capacititi de corrrbinare difbrite. caracteristice. Aceasti capacitatese numeste oalentd. Drept unitate s a luat valenta hidrogenului. Astlel, dupi oformulare mai veche, valenta unuielement indicd rrumdrul atomilor de hidrogencare se pot cornbina sau care pot fi irrlocuiti cu un atoni al elementului ."rp..iirr.Clon-rl se combind ctt un atom de hiclrogerr pentrLr a lorma acidul clorhidric (HCl);clorul este, deci, monovalent. Oxieenul se combind cu doi atomi de hidrogen pentrua forma apa, (Hro); prin urmare origenul este bivalent. 'Ibt astfbl, i' amoniac,azotul este trivalent (NH3). Carbonul este tetravalent (CH). in conceplia moderna,notiunea de valen{i a lost lirgiti. inlocuinclu se cu notiunea {e sfore sau numdrde oxidrtre (r,'. cap' 1.20.5). Vaicnta este consecinta rlirecti a structurii electroniceerterioare a elementrr lui respectiv si a pozitiei lui irr sisteniul perioclic al elementelor(v. cap. 1.2.2).
-.)r.elnrinarea masei1-, ,tLrl de legare a
: :,i. i)e erernplu,.:: ll-,:rilrtte srint
=. t- I I .111,-,rtul lntre. = _r,,r ,pnlLri C,,
-:--'. ir ,r.999. etc.
.r : l. lirltllefic cll',1=... ,inui atotn
..-. . 1i 'nlice ce
... r -:;-nr..esala.: r - trttrtuat'e.-: r-. a r,111 Stlnt:
-.: : :,<tttllarea
l
-- -::. -. ,rprag11",a
,--..ilnt;oI - t :: tLltlt rtqet't
.rl- . ;l 1-SL)ecti\.. r,,lrrc HC1,:
: :l -.:ttpr3111111
: : . :L aitLCrtliaC.
t :t. .. a titC,det'tf A.
: :. ir i !arl lltilllOl. ir l tle,:rt'oniCe; .ii,:lententelor
-.*.No!iuni de chimie generali 1 27
1.2. Structura atomului. Izotopi
Atomii sunt formati din particule elementare. Tn jurul unui nucleu se rotescelectroniipe orbite eliptice, cu viteze foarte mari. Acestia au sarcini electrice negative.Toati masa atomului este concentrati in nucleu sub lormi de particule numiteprotoni si neutroni. Protonii constituie sarcina pozitivi a atomului. Atomii fiindneutri din punct de vedere electric, numdrul de sarcini negative dat de electroni esteegal cu numdrul de sarcini pozitive dat de numirul de protoni. Numdrul de protonise noteazi cu Z qi constituie numiirul otomic, fiind una din mdrimile fundamentalece caracterizeazd un element. A doua mirime fundamentald o constituie numdrul demnsd. dat de numS.rul de protoni qi numirul de neutroni din nucleu. in continuareprezeniS.m doua exemple (cazul hidrogenului qi heliului), care ilustreazd no{iunileprezentate anterior. Atomul de hidrogen are un electron si un nucleu fbrmat dintr unproton. Numirul atomic Z este f . iar cel de masi 1. Heliul are 2 electroni, 2 protoni si2 netrtroni. El are numS,rul atomic Z - 2 { numdrul de masa 4 (v. Anexa 2).
Existd insi qi elemente care au acelasi numdr atomic Z (cleci acelasi numir deprotoni si de electroni) dar numere de masi diferite. Aceste elemente se numescilotopi. De eremplu, hidrogenul are trei izotopi: doi stabili H,r (protiul) giH,2 (deuteriul) - si unul radioactiv, artificial - H,3 (tritiul). Clorul are doi izotopicu numerele de masi 35 gi 37. Masele atomice, asa cum sunt publicate in tabele,reprezinti valori medii ale amestecului de izotopi, tinAndu-se seama de masafiecdrui izotop si de proportia izotopului in amestec (de exemplu, in tabele elementulclor este notat cu masa atomice 35,5, aceasta fiind media ponderali a celor doiizotopi cu masele 35 qi 37). Carbonul are doi izotopi stabili Cu12 gi Cur3, precum si
un izotop radioactiv Cura. De o importanti. practicd deosebiti se bucure izotopulC,.rl. Determinarea lui in diverse obiecte vechi este fblositd cu succes in cercetareaarheologici pentru datiri de obiecte cu vArsta cuprinsA intre 10.000 Ei 25.000 ani(eroarea fiind cuprinsd intre 1,5 1,6%)t. O alti aplica{ie interesantd a determindriiizotopilor radioactivi din materiale, o constituie depistarea picturilor falsificate2.
IAcest izotop se formeazi in naturi prin actiunea neutronilor din razele cosmice asupra azotului din aer:
N,ia(Tprotoni+Tneutroni)+unneutron=C6r4(6protoni+Bneutroni)+Lrnproton.Carbonulradioactir.C,ra (notat C*) reac{ioneazi cu origenul din aer: C* + Or= C.Or. Dioxidul de carbon cu carbon radioacliveste antrenat de apele de ploaie pe pimint qi este absorbit de r.egetale, de unde ajunge si in regnul animal.Cantitatea de Cr! din tesuturi este constanti. pe rnisuri ce se consumi, ea se inlocuieste cu alta. inmomentul in care planta este scoas[ din circuitul natural (de exemplu tiiati), cantitatea de Cra radioactivnern:rifiind inlocuiti. se rnicsoreazi prin dezintegrAri naturale. Considerind ci iri naturi caniitatea de Cra a
rAmas constantd si ci pcrioada sa de injumitdtire este de 5.730 ani, se calcrrleaza r-arsia obicctului. Nletoda
se aplica pentru toate obiectele ce contin carbon.2 Sunt bine cunoscute falsurile produse de artistul olandez Han varr \4eegeren. Acesta a fost acuzat de a fivAndut gernianilor irr tirrrpul celui de al doilea rizboi rnondial, picturi dirr patrimoniul na{ional olandezrealizate de \-ermeer qi de alti pictori. in r iuda erpertizelor clectuate de reputa{i experti, Van Meeg^ererr
a declarai c[ ]ucrr-rrilc vindute erau lalsuri fhcute de el. Adeviml s a stabilit cu exactitate in anul 1968
prin efectuarea unor analize speciale privind er.olutia cantitativi a unol izoiopi radioactivi (plumb 210si radiu 226) din piernentul alb de plumb, piemeni dovedjt astfel a Ii de fabricalie recenti. Detalii asupraacestui subiect sunt date de Bernard Keisch irr Secret ofthe Prrst. Nuclear Energy Applicotion in Art andArcheolo.gy, LIS. Atomic Energy Commision, Oflice of Irrformation Services. 1972, p.75.
I
28 | Notiuni de chimia picturii
Izotopii, avand aceeasi configuratie electronicd, au proprietdti chimice identice.Masa atomicd diferiti, influenteazi. unele proprietiti fizice.
1.2.1. inveligul electronic al atomilor. Orbitalii
Electronii care intr5. in structura atomilor, graviteazd in jurul nucleului instroturi electronice' Electronii care se gdsesc la aceeaqi distanti medie de nucleuformeazi. un strat de electroni. Straturile de electroni'se noteare cu literele K, L,M, N, o' P, Q, sau cu cifrele r,2,3......7, incepancr de la nucleu citre exterior (fig. r).Fiecare strat de electroni se caracteriz eaz|,prinvalori ale energiei care variazd d.e lastratul cel mai apropiat de nucleu, care are energia cea mai micd, la stratul cel maidepdrtat, cu energia cea mai mare. Electronii de pe ultimul strat (cu energia cea maimare) sunt electroni de oalentd. Acesti electroni sunt implicafi in reactiile chimice.
Fig. 1 Straturile de electroni ole otomului de sodiu
Diferitele straturi de electroni pot fi ocupate de un numdr determinat deelectroni. Astfel stratrrl K poate primi doi electroni, stratul I- opt electroni, stratulM 18 electroni, iar stratul N 32 electroni. Straturile de electroni sunt formate dinunul sau mai multe substraturi (cu exceptia stratului K) care contin electroni cuacela;i nivel energetic. Substraturile se noteazi cu cifra corespunzdtoare stratului,urmatd de o literl ce indici tipul orbitalului.
orbitalii sunt ,,nori de electroni" care se rotesc in jurul nucleului, pe orbitespeciale. Acestea au {brme diferite si se caractefizeazb, prin energii proprii. suntpatru tipuri de orbitali, notate cu literele s,p,d sif Fiecare orbital poaie continemaximum doi electroni. Pe langi migcarea de rotatie in jurul nucleului, electroniiau si o miscare de rotafie in jurul axelor proprii, numit[ miscare cle spin, care sepoate produce in acelasi sens cu miscarea de rotatie a electronului pe orbitd sauin sens contrar. Daci cei doi electroni de pe un orbital se rotesc unul intr-unsens si celilalt in sens contrar, se spune cd electronii respectivi au spin opus sise numesc electroni cuplati. Existi un singur orbital tip s. orbitalii tip p sunt innumdr de trei, cei de tip d sunt in numir de cinci, iar cei cle tipfsunt in num6r cle 7.
Stratul 1 (K) poate contine maximum doi erectroni, notalii;r, srratur 2 (L) poatecontine B electroni notati cu 7s2,2s2,2p6, stratul 3 (M) poaie con{ine maximum 1gelectroni notati cu 7s2" 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3dn.
