Sei esercitazioni di laboratorio del Corso di Chimica del Restauro II ...

Università degli Studi di Firenze
Facoltà di Scienze Matematiche Fisiche e Naturali
CORSO DI LAUREA TRIENNALE IN TECNOLOGIA PER LA
CONSERVAZIONE E IL RESTAURO DEI BENI CULTURALI
Sei esercitazioni di laboratorio del
Corso di Chimica del Restauro II
II semestre AA 2007/2008
Docente: Prof. Luigi Dei
Assistenza: Dott.ssa Azzurra Macherelli
Dott. Rodorico Giorgi
Dott.ssa Stefania Pistolesi
1. Mercoledi’ 05.03.2008 ore 14.30-18.30
2. Mercoledi’ 12.03.2008 ore 14.30-18.30
3. Giovedi’ 27.03.2008 ore 8.45-12.45
4. Giovedi’ 03.04.2008 ore 8.45-12.45
5. Giovedi’ 10.04.2008 ore 8.45-12.45
6. Giovedi’ 17.04.2008 ore 8.45-12.45
Giovedi’ 24.04 2008 eventuale recupero

Chimica del Restauro II - Laboratorio - Scheda della Esercitazione n.ro 1
SOLUZIONI CONCENTRATE DI ACIDI E BASI SI AGGIUNGONO SEMPRE SOTTO
CAPPA INDOSSANDO OCCHIALI
Determinazione del peso specifico apparente PSapp di solidi porosi e della densita’ di
soluzioni saline concentrate e valutazioni di pH e potere tamponante
PER QUESTA ESPERIENZA LE CAPACITA’ DEI VOSTRI BECKER, MATRACCI E BEUTE
POSSONO ESSERE ANCHE DIVERSE DA QUELLE INDICATE, PURCHE’ SIANO IN
GRADO DI CONTENERE IL MATERIALE DA METTERCI.
Si pesa (P1) un matraccio da 100 cm 3 vuoto col suo tappo e ben secco; si prende nota di
questa pesata che va ripetuta 3 volte. Si riempie il matraccio con acqua distillata fino a
traguardare il menisco (il menisco va osservato frontalmente in modo da vedere un’unica
linea per evitare di commettere errore di parallasse) e il volume si considera raggiunto
quando il menisco è tagliato a metà dalla linea tracciata sul vetro. Si ripesa il matraccio pieno
sempre tappato (P2) con la stessa procedura di prima e si annota il peso. Facendo attenzione
a non creare schizzi o gocce che salgono lungo le pareti del collo del menisco si aggiungono i
piccoli pezzetti di pietra all’acqua presente nel matraccio fino a che il menisco salga di 2-3 cm
(l’acqua viene spostata dal volume del solido che va a fondo). Si pesa nuovamente il
matraccio (P3) tappato contenente l’acqua e i pezzetti di pietra con la stessa procedura.
Osservare bene se accade qualcosa sulla superficie dei pezzetti di pietra ed annotare
cercando di capire cosa può essere successo. Si pesa un matraccio (P4) da 50 cm 3 con il
suo tappo come per la pesata P1. Si preleva con molta attenzione con una pipetta Pasteur
l’eccesso di acqua che era salita lungo il collo del matraccio fino a riportare il menisco alla
sua posizione di ‘taglio’ della linea di volume: quest’eccesso di acqua deve essere trasferito
SENZA ALCUNA PERDITA dal matraccio da 100 a quello da 50. Finita l’operazione si
tappano i matracci e si ripesano entrambi (P5 per il matraccio da 100 e P6 per quello da 50).
Si ha:
peso dei pezzetti di pietra = (P3 – P2)
peso dell’acqua spostata dal volume dei pezzetti di pietra = (P6 – P4) = (P3 – P5) = [Pacqua]
Si discutano eventuali discrepanze fra i risultati di (P6 – P4) e (P3 – P5).
Volume in cm 3 dei pezzetti di pietra = [Pacqua in grammi]/ρ (g/cm 3 ) dell’acqua alla temperatura
del laboratorio, desumibile dalla tabella in allegato = [Vpietra] (ρ e’ la densita’ dell’acqua)
Il [Pacqua] messo in questa formula e’ (P3 – P5) perche’ assolutamente piu’ affidabile di (P6 –
P4): il motivo e’ stato ampiamente discusso in laboratorio e in aula.
PSapp della pietra (g/cm 3 ) = (P3 – P2)/[Vpietra in cm 3 ]
Si controlla il volume dell’acqua aggiunto all’inizio (doveva essere 100 cm 3 ) calcolando:
(P2 – P1)/ρ (g/cm 3 ) dell’acqua alla temperatura del laboratorio. Si discutano eventuali
discrepanze.
Il peso specifico apparente e’ minore del peso specifico reale perchè il volume dei pezzetti di
pietra misurato col metodo sopra descritto e’ sovrastimato, in quanto tiene conto anche del
volume dei pori della pietra che non sono occupati da pietra bensì da aria. Le osservazioni
sulla superficie dei pezzetti di pietra allorché entrano in contatto con l’aria aiutano a
comprendere questa affermazione. L’acqua entra sicuramente in alcuni pori, ma certamente
non in tutti i pori.

Determinazione della densità di soluzioni acquose e verifica del pH
Si prende il matraccio da 100 cm 3 di prima col suo tappo dopo averlo lavato, sgocciolato bene
ed asciugato esternamente con carta assorbente: il suo peso medio P7 dovrebbe essere
quello dell’esperienza precedente, comunque si ripesa per prendere il valore esatto che
potrebbe differire per contaminazione delle pareti esterne. Si pesano i grammi di cloruro
d’ammonio, NH4Cl (PM = 53.5), necessari per preparare 100 cm 3 di una soluzione 2.5 M, cioè
(53.5 x 2.5)/10 = 13.375 g (qui si fa un’unica pesata che ovviamente darà un valore non
necessariamente identico a 13.375 ma quanto più vicino) facendo uso di un piccolo pezzo di
carta (se disponibile oleata) preparata con una piccola piega che consenta poi lo
scivolamento della polvere dentro il matraccio da 100 cm 3 di cui sopra. Attenzione che va
fatta la tara sul pezzetto di carta toccandola il meno possibile (o meglio, usando i gunti) per
evitare l’apposizione di tracce di grasso dalle mani alla carta. Si versa il sale nel matraccio
con un imbuto di vetro cercando, nei limiti del possibile, di evitare che la polvere si attacchi
eccessivamente alle pareti del collo stretto del matraccio. Si porta quasi a volume (si resta 2-
3 cm sotto la riga col menisco) con acqua demineralizzata (rubinetti grigi nel laboratorio)
lavando bene le pareti dell’imbuto e il collo del matraccio. Si scioglie tutto il cloruro d’ammonio
agitando il matraccio ed attendendo fino a completa scomparsa della fase solida. Si tiene il
fondo del matraccio in una mano e si verifica se la solubilizzazione è endotermica (vetro si
raffredda) o esotermica (vetro si riscalda). Quando tutto il sale si è sciolto si attende che la
temperatura ritorni in equilibrio con quella ambientale e quindi si porta a volume con la solita
procedura (appena finito di sciogliere il cloruro d’ammonio si fa un segno con un pennarello
fine da vetro sul menisco della soluzione e si verifica se il menisco sale o scende rispetto al
segno al termine della riequilibratura termica). Si pesa il matraccio pieno e si ottiene il valore
P8. Il peso dell’acqua aggiunta è uguale a (P8 – P7 – Peso del NH4Cl). Dai valori della
densità dell’acqua in funzione della temperatura nella solita Tabella e con la procedura vista
prima si risale al volume dell’acqua aggiunta. Si controlla se questo volume teorico (Vteor),
sommato a quello proprio del cloruro d’ammonio desumibile dalla sua densità (1.527 g/cm 3 ) e
dal suo peso, è in effetti uguale a quello del matraccio (ossia 100 cm 3 ), oppure se la
soluzione si è formata con contrazione (volume teorico maggiore di 100 cm 3 ) od espansione
(volume teorico minore di 100 cm 3 ) del volume. Si discute il motivo dell’eventuale
contrazione/espansione del volume. La densità della soluzione sarà uguale a:
[(P8 – P7)in grammi]/100 cm 3
In entrambi i casi si riportano poi i valori di densità e peso specifico apparente nelle unità di
misura del Sistema Internazionale, cioè in kg/m 3 .
Per il calcolo percentuale dell’espansione o contrazione di volume si fa:
espansione: (100 - Vteor)
contrazione: (Vteor - 100)
Si preleva una porzione di 20 cm 3 di questa soluzione, si mette in un becker da 50 cm 3 e vi si
aggiungono un certo numero di cm 3 di ammoniaca concentrata da calcolare per poter arrivare
ad una soluzione che abbia simultaneamente la stessa concentrazione di NH4Cl e NH3. Per
poter fare il calcolo si controllerà la concentrazione (Cam) esatta dell’ammoniaca concentrata
(è data come percentuale in peso ed è 30 %, ossia 30 g di NH4OH in 70 g di H2O), la sua
densità (0.892 g/cm 3 ) e con calcoli stechiometrici si arriverà a determinare qual è la quantità
d’ammoniaca concentrata da aggiungere.

Moli totali di NH4Cl presenti in 20 cm 3 = 2.5 x 0,020 = 0.05 (2.5 è la concentrazione molare di
NH4Cl, 0.020 sono i 20 cm 3 trasformati in litri). Queste moli saranno le stesse presenti anche
alla fine dell’aggiunta di NH4OH concentrata in quanto il contributo degli ioni ammonio
derivanti dall’ammoniaca è trascurabile. Il volume finale della soluzione tampone, (dopo
l’aggiunta di NH4OH concentrata) sarà lo stesso per NH4OH e NH4Cl, quindi le moli totali di
NH4OH dovranno essere anch’esse 0.05. Infatti le stesse moli divise per lo stesso volume
danno la stessa concentrazione.
N.ro moli = (Concentrazione molare)x(Volume in litri) = 0.05 (quelle del cloruro d’ammonio
sopra ricavate) quindi V(litri) = 0.05/(Concentrazione Molare)
La concentrazione molare dell’ammoniaca si ricava tenendo conto che 100 g della soluzione
concentrata equivalgono a 100g/0.892 g/cm 3 = 112.11 cm 3 (0.892 è la densità) e contengono
30 g di NH4OH ossia 30/35 = 0.857 moli di NH4OH (35 è il PM dell’idrato d’ammonio). Quindi:
Concentrazione molare di NH4OH = 0.857/0.11211 = 7.64 M
Pertanto: V(litri) di NH4OH da aggiungere = 0.05/7.64 = 0.00654 = 6,54 cm 3 . (per comodita’
ne aggiungiamo 6 cm 3 esatti).
Terminata l’aggiunta avremo una soluzione tampone NH3/NH4Cl, ma troppo concentrata per i
nostri scopi (è infatti circa 2.5 molare in entrambi i componenti). A questo punto si preleva 1
cm 3 di questa soluzione tampone concentrata con un’opportuna pipetta graduata, si mette nel
cilindro graduato da 100 cm 3 e si porta a volume fino, appunto, a 100 cm 3 . Si agita bene con
una bacchetta di vetro nel cilindro graduato e si versa tutta la soluzione nel becker da 250
cm 3 lavando bene quello da 50 cm 3 . Si prelevano due aliquote di 20 cm 3 della soluzione
tampone (a questo punto diventata 0.025 M circa nei due componenti con pH circa 9-10 da
controllare con cartina tornasole) e si mettono nei due becker da 50 cm 3 . In un becker da 50
cm 3 si aggiungono due gocce di metilarancio in soluzione acquosa (indicatore giallo per pH >
4.4 e rosso per pH < 3.1; viraggio quindi fra 3.1 e 4.4): la soluzione si presenta dunque gialla
perché il tampone ammonico ha pH circa 9.3 e nell’altro due gocce di giallo alizarina in
soluzione acquosa (indicatore violetto a pH > 12 e giallo per pH < 9-10, viraggio quindi fra 9 e
12: la soluzione purtroppo si presenta già viola pallido perché il tampone ammonico ha pH
circa 9.3 ed è già iniziato il viraggio). All’aliquota con metilarancio, si aggiunge goccia a
goccia HNO3 oppure HCl 0.1 M agitando con una bacchetta di vetro fino a viraggio giallorosso,
annotando dopo quante gocce vira il colore (se dopo 40-50 gocce il colore non vira si
annota “gocce maggiori di 40-50” e si procede rapidamente ad osservare il viraggio
aggiungendo 10-15 gocce tutte insieme alla volta). La stessa esperienza viene ripetuta con
l’altro becker da 50 cm 3 (quello con giallo alizarina) con aggiunta di NaOH 0.1 M fino ad
intensificazione netta del colore viola.
A questo punto si prende 1 cm 3 della soluzione originale di NH4Cl 2.5 M e si diluisce a 100
cm 3 con la stessa procedura vista prima per la diluizione del tampone. Su due porzioni di
questa soluzione di cloruro d’ammonio circa 0.025 M si esegue la stessa esperienza di prima
dei due becker da 50 cm 3 , sostituendo l’indicatore giallo alizarina con fenolftaleina in
soluzione idroalcolica (indicatore rosso-violaceo sopra a pH = 10,0 e incolore sotto pH = 8.0,
viraggio quindi fra 8 e 10: la soluzione si presenta dunque incolore perché la soluzione di
cloruro d’ammonio ha pH circa 4,5-5,0). L’aggiunta di metilarancio produrrà sempre
colorazione gialla anche in cloruro d’ammonio, poiché siamo sempre sopra pH = 4,4. Le
gocce di HNO3 e NaOH necessarie per far virare gli indicatori in questo caso saranno in
numero molto minore. Si discuta questa differenza riferendosi al potere dei tamponi.

Chimica del Restauro II – Laboratorio – Scheda della Esercitazione n.ro 2.
Detta esercitazione si svolge in due giorni.
Preparazione dell’inchiostro per miniatura ‘rosso di pernambuco’, detto ‘Aqua di color
di fuoco vaghissima per scrivere e miniare’.
Primo giorno. Si pesino circa (il peso preciso è assolutamente ininfluente ai fini della
preparazione) 3 grammi di grassello di calce (una pasta di Ca(OH)2 e acqua circa al 50 % in
peso di ciascuno dei componenti) direttamente in un becker da 250 cm 3 e si solubilizzino in
circa 250 cm 3 di acqua demineralizzata. Si agiti bene con una bacchetta di vetro fino a
completo disfacimento dei grumi di grassello, cioè fino all’ottenimento di un dispersione
omogenea sotto agitazione (se permangono piccoli grumi nel fondo del becker si lasciano
fare). Si filtri detta dispersione mediante filtro liscio (in laboratorio verrà mostrato il modo di
costruire il filtro) ed imbuto in una beuta da 250 cm 3 . Si attenda la completa filtrazione e si
getti il filtro con i residui di grassello nonché il grassello decantato e rimasto in fondo nel
primo becker in un apposito contenitore di plastica che verrà fornito a cura degli assistenti di
laboratorio. Nella beuta dove si trovano poco meno di 250 cm 3 di acqua di calce (la soluzione
filtrata, ossia una soluzione satura di Ca(OH)2 il cui pH dovrà essere controllato con cartina di
tornasole e risultare fra 12 e 13) si aggiungono 20 grammi di corteccia di legno pernambuco
in forma di scaglie. Si mescola con una bacchetta di vetro, si copre la beuta sigillando con
parafilm e si lascia il tutto a riposare fino al successivo turno di laboratorio.
Secondo giorno. Si toglie il parafilm dalla beuta di cui sopra e si mette a bollire a fuoco molto
moderato. Ogni tanto con una bacchetta si prelevano 2-3 gocce della soluzione evitando di
raccogliere frammenti di corteccia si depongono su un foglio di carta da scrittura, si lascia
seccare e si osserva la tonalità del colore. Dopo 2-3 minuti dall’ebollizione si arresta il
riscaldamento. Si raffredda la dispersione a temperatura ambiente. Quando la temperatura è
di nuovo vicina a quella ambiente si aggiungono 14 grammi di allume di rocca
(KAl(SO4)2.12H2O), si agita bene con una bacchetta, si riporta ad ebollizione e si lascia bollire
a fuoco moderato per circa 2-3 minuti. Si raffredda nello stesso modo di prima e a freddo si
filtra. Il filtro con la corteccia viene raccolto in altro apposito contenitore di plastica a cura degli
assistenti. Al filtrato di color rosso intenso si aggiungono 4,8 grammi di gomma arabica in
polvere, si riscalda nuovamente e si lascia bollire molto moderatamente fino a completa
solubilizzazione della gomma arabica (scomparsa di tutti i grumi). Si raffredda e si travasa
l’inchiostro in una boccetta di plastica o vetro per portarselo a casa.

Chimica del Restauro II – Laboratorio – Scheda della Esercitazione n.ro 3.
Riconoscimento di cationi ed anioni inorganici in soluzione acquosa.
Gli studenti troveranno una polvere per ciascuna postazione di laboratorio (equivalente ad
una coppia di studenti) nella misura di circa 5 grammi.
PER TUTTE LE OPERAZIONI DI QUESTA ESERCITAZIONE GUANTI ED OCCHIALI E AL
TERMINE LAVARSI BENE LE MANI. NON AVVICINARE I GUANTI AL VISO.
Riconoscimento anioni. Si preparano 200 cm 3 di una soluzione 1 M di Na2CO3 (PM Na2CO3 =
108 g/mol) in un becker. Poi si pesano 1,5 grammi della polvere e si fanno sciogliere
(INDOSSARE OCCHIALI E GUANTI) interamente nella soluzione alcalina di Na2CO3 (20
cm 3 ) in un becker da 50 cm 3 . Si fa sciogliere bene il tutto riscaldando leggermente su becco
Bunsen, si aggiungono circa 10 cm 3 di acqua deionizzata per diluire e si filtra nella beuta da
250 cm 3 . Sul filtrato (nella beuta da 250) in piccole porzioni di circa 1 cm 3 si fanno i seguenti
saggi in provetta per il riconoscimento degli anioni. Per fare i saggi si riempiono per circa 2-3
cm in altezza tre provette e poi in esse si fanno le seguenti prove.
I provetta: anione solfato SO4 2- : si aggiunge qualche goccia di una soluzione 0,1 M di BaCl2.
Se si forma un precipitato bianco che opacizza interamente la soluzione è presente lo ione
solfato (si forma BaSO4, insolubilissimo in acqua).
II provetta: anioni alogenuro (Cl - , Br - ): si aggiunge qualche goccia di una soluzione di AgNO3.
Se si forma precipitato bianco sono presenti cloruri o bromuri. Per differenziare cloruri da
bromuri si fa il saggio con NH3 nel modo seguente. Si aggiunge ammoniaca diluita nella
misura di raddoppiare il volume. Se il precipitato bianco si solubilizza erano cloruri, se non si
solubilizza si procede all’aggiunta di ammoniaca concentrata sotto cappa fino a completa
solubilizzazione: in quest’ultimo caso si trattava di bromuri.
Infatti l’ammoniaca 1 M scioglie i cloruri, ma non i bromuri che invece vengono sciolti da
ammoniaca concentrata (circa 7,3 M).
III provetta: anione ossalato C2O4 2- : si aggiunge acido nitrico 5 M fino a pH decisamente acido
(raddoppiare il volume) e poi si aggiunge una goccia di una soluzione di KMnO4 0,1 M
(permanganato di potassio di colore viola intenso); se la goccia si decolora dopo alcune
decine di secondi in modo graduale mediante agitazione della provetta è presente lo ione
ossalato che si ossida a CO2 per azione ossidativa del KMnO4 secondo la reazione:
5C2O4 2- + 2MnO4 - + 16H + 10CO2 + 2Mn 2+ + 8H2O
Se, invece, la decolorazione avviene istantaneamente sono presenti bromuri o cloruri (che
avrebbero già dovuto essere stati osservati prima); infatti avviene la reazione velocissima:
5Br - + 7MnO4 - + 26H + 5BrO3 - + 7Mn 2+ + 13H2O oppure
5Cl - + 7MnO4 - + 26H + 5ClO3 - + 7Mn 2+ + 13H2O

Se la goccia impartisce alla soluzione una colorazione rosso-viola persistente non sono
presenti né bromuri, ne’ cloruri, né ossalati. Attenzione che in entrambi i casi la decolorazione
potrebbe non essere completa: l’importante e’ che si osservi un indebolimento del colore viola
intenso che appare all’aggiunta delle gocce di permanganato potassico.
Riconoscimento cationi. Si pesano nuovamente 1,5 grammi della polvere e si fanno sciogliere
(INDOSSARE OCCHIALI E GUANTI) interamente in una soluzione di HNO3 5 M (20 cm 3 ) in
un becker da 50 cm 3 . Se c’è effervescenza si segnala subito la presenza dello ione
carbonato. Si fa sciogliere bene il tutto riscaldando leggermente su becco Bunsen, si
aggiungono circa 10 cm 3 di acqua deionizzata, per diluire l’acido concentrato, e si filtra il
residuo nella beuta da 250 cm 3 . Sul filtrato (nella beuta da 250) in piccole porzioni di circa 1
cm 3 si fanno i seguenti saggi in provetta per il riconoscimento dei cationi. Per fare i saggi si
riempiono per circa 2-3 cm in altezza tre provette e poi in esse si fanno le seguenti prove.
I provetta; catione Ferro Fe 3+ : si aggiungono una o due gocce di una soluzione di solfocianuro
di potassio (KSCN) 0,1 M. Se c’è ferro, si ha colorazione rosso sangue (è comunque
sufficiente un viraggio sull’arancio), dovuta alla formazione di complesso del ferro con lo ione
solfocianuro. In presenza simultanea di ferro e rame il colore vira invece da azzurro a verde.
D’altra parte, il viraggio azzurro-verde può essere dovuto anche alla sola presenza di rame.
Quindi detta prova non è esaustiva in co-presenza di rame e ferro.
II provetta; Catione rame (Cu 2+ ): si aggiunge NH3 concentrata SOTTO CAPPA fino a
completa neutralizzazione: in presenza di rame si osserva un bel colore azzurro intenso
dovuto alla formazione di complessi del rame con ammoniaca.
Riconoscimento cationi alcalini ed alcalino terrosi mediante saggio alla fiamma. Si mette in un
vetro da orologio un po’ di HCl concentrato, vi si tuffa la punta di un filo di platino e si mette
sulla fiamma fino a incandescenza. Si prosegue fino alla quasi totale scomparsa del colore
giallo intenso tipico del sodio che normalmente contamina tutto. Si butta via l’acido cloridrico
dal vetro da orologio, si lava, si asciuga e vi si rimette HCl concentrato come prima. Si bagna
la punta del filo di Pt con HCl concentrato e si raccoglie un piccolo grano della polvere. Si
mette sulla fiamma e si osserva il colore. Eventualmente si ripete la prova più volte
scambiandosi il filo fra i due compagni.
Catione K color violetto evanescente
Catione Ca color rosso mattone persistente
Catione Ba color verde
Attenzione che in presenza di rame si possono osservare fiamme blu ed anche verdastre non
attribuibili al bario. Attenzione anche che una fiamma gialla persistente puo’ essere dovuta
ad impurezze di sodio nel filo di Pt difficilissime da annullare.
Ispezione sulla polvere solida. Ci può essere quarzo in grani. Si distende un po’ di polvere su
una carta bianca e si analizza al microscopio monoculare a bassi ingrandimenti per
individuare colore, morfologia e dimensioni dei singoli grani.
Tenendo conto che nelle polveri di partenza c’erano 5 sostanze e sulla base del fatto che le
sostanze potevano essere quelle sotto indicate, tenendo infine conto dell’esito dei saggi si
avanzino ipotesi di attribuzione.

Sostanze possibili:
FeCl3.6H2O
Gesso, CaSO4.2H2O
Bianco di San Giovanni, CaCO3
Cu2CO3(OH)2
Quarzo in grani
KCl
KBr
BaCl2
Ba(OH)2
CaC2O4.H2O
Durante i tempi morti di questa esperienza si pesano 10 grammi di allume di rocca e si
sciolgono in 100 cm 3 di acqua in un becker. Si attende la completa solubilizzazione
dell’allume a temperatura ambiente e quindi si trasferisce la soluzione in un sacchetto di
plastica che poi viene inserito in un becker. Si lascia il becker con il sacchetto aperto coperto
da una carta da filtro sotto il banco in zona protetta e ogni settimana si controlla la eventuale
comparsa di monocristalli di allume di rocca di forma ottaedrica.

Chimica del Restauro II – Laboratorio – Scheda della Esercitazione n.ro 4.
Precipitazione di composti insolubili e purificazione per ricristallizzazione.
Preparazione del CaCO3.
PER TUTTA QUESTA ESPERIENZA E’ NECESSARIO ANNOTARE ACCURATAMENTE I
PESI PER POTER FARE POI I CONTI CON LE CONCENTRAZIONI REALI.
Si preparano 250 cm 3 di una soluzione di CaCl2.2H2O 0.2 M pesando la giusta quantità di
sale con gli opportuni calcoli stechiometrici: PM(cloruro di calcio)/20 (infatti in 250 cm 3 0.2 M
ci sta 1/20 di mole) e si mettono in un becker da 250 cm 3 (si possono pesare direttamente nel
becker). Una volta preparata la soluzione si travasa in una beuta da 250 cm 3 , si lava il becker
da 250 cm 3 dove si è fatta la soluzione di cui sopra e si prepara una soluzione 0,2 M di
Na2CO3 con la stessa procedura di prima, magari scaldando un po’ se si verificano problemi
di solubilizzazione a freddo. In un becker da 400 cm 3 si aggiungono prima 200 cm 3 della
soluzione di cloruro di calcio (misurati con cilindro graduato) e poi 200 cm 3 della soluzione di
carbonato di sodio. Il precipitato che si ottiene viene filtrato e lavato varie volte con porzioni di
10 cm 3 di acqua deionizzata. Dopo ogni lavaggio si controlla sull’acqua filtrata la presenza di
cloruri con il saggio del nitrato d’argento: per questo controllo si preleva con pipetta Pasteur
una piccola porzione di filtrato, si mette in provetta e si fa lo stesso saggio dei cloruri visto
nell’esercitazione n.ro 3. Naturalmente, dopo ogni lavaggio si butta l’acqua di lavaggio e si
lava bene il becker di raccolta prima di procedere al nuovo lavaggio. Si smette di lavare
quando sull’acqua filtrata il saggio non dà più opalescenza o dà un’opalescenza tenue e
comunque non dissimile dal penultimo lavaggio: questo significa che tutto il cloruro di sodio
adsorbito sul prodotto precipitato è stato rimosso e purificato con i lavaggi di cui sopra,
almeno per quanto possibile con questa procedura di lavaggio. Si prende il filtro, si mette su
un vetro da orologio, vi si mette una sigla del gruppo di lavoro (numero del banco ad
esempio) e si pone in stufa a essiccare per una settimana a 60 °C. La volta successiva si
trasferisce tutto il solido su una carta (se c’e’ oleata), si attende che si raffreddi e si pesa
(attenzione a fare la tara della carta). Si esegue infine il calcolo della resa in percentuale:
Resa = [(peso effettivo)/(0.04xPMprecipitato)]x100
(infatti in 200 cm 3 di una soluzione 0.2 M avevamo 0.2/5 = 0.04 moli di calcio che pertanto
daranno un precipitato teorico di 0.04 moli). Naturalmente gli studenti dovranno mettere la
loro molarità reale che non sarà esattamente 0.2 M.
Purificazione di KNO3 impuro per NaCl per ricristallizzazione. Si pesano 10 grammi della
polvere da purificare (che contiene il 9.1 % di NaCl e 90.9 % di KNO3) e si sciolgono in 20
cm 3 di acqua demineralizzata in un becker da 50 cm 3 . Si porta a completa solubilizzazione
mediante blando riscaldamento (basta arrivare a 50-60 °C). Si lascia raffreddare a
temperatura ambiente e poi si pone il becker nella bacinella di plastica contenente acqua e
ghiaccio per far precipitare la massima quantità di KNO3 (si tenga conto che NaCl non varia la
sua solubilità in funzione della temperatura, mentre la solubilità di KNO3 è circa 60 % in peso
a 50-60 °C contro 2-3 % a circa 0 °C). Dopo circa 10-15 minuti di tale raffreddamento, si filtra
e si sposta la massima parte di cristallizzato dal becker al filtro con il solo aiuto di una spatola
o di una bacchetta di vetro. Si lascia filtrare bene facendo 2 o 3 piccoli lavaggi (usando 2-3

cm 3 ad ogni lavaggio) con acqua demineralizzata precedentemente ghiacciata in bacinella di
plastica contenente acqua e ghiaccio (l’acqua demineralizzata si mette nella misura di 100
cm 3 in un becker e il becker viene raffreddato ponendolo nella bacinella a contatto con acqua
e ghiaccio). Quando tutta l’acqua di lavaggio è filtrata e sul filtro si osserva, seppur bagnato,
solo residuo solido, si preleva una punta di spatola di solido e si mette a seccare in stufa per
una settimana in un vetro da orologio siglato con l’acronimo del gruppo e con scritto “primo”,
quindi si riscioglie tutto il resto del cristallizzato in 5 cm 3 di acqua demineralizzata e si ripete
tutto con la stessa identica procedura (ossia scaldando e poi raffreddando in ghiaccio e infine
filtrando con i soliti rapidi lavaggi con quantita’ piccolissime di acqua fredda). Come ultima
operazione si fa un abbondante lavaggio del filtrato con etanolo e si mette il filtro con il
cristallizzato su vetro da orologio ad essiccare in stufa, stavolta con scritto “secondo” e il
solito acronimo del gruppo. La volta successiva si pesa e si fa il calcolo della resa in KNO3
ricristallizato, ovviamente su quello della seconda ricristallizzazione.
Resa = (grammi ottenuti/grammi di KNO3 presenti all’inizio)x100
Grammi KNO3 presenti all’inizio = pesata iniziale x 0.909
Dopo la pesata di cui sopra e il calcolo della resa, si pesa una uguale quantità di KNO3
seccato (quello del vetro da orologio “primo” e quello del vetro da orologio ”secondo”),
sciogliendoli nella stessa identica quantita’ di acqua demineralizzata (es. 4 cm 3 in provetta), e
infine aggiungendo lo stesso numero di gocce di AgNO3 (es. 5), si confrontino le opalescenze
(quello di seconda ricristallizzazione dovrebbe essere meno impuro da NaCl e quindi dare
meno opalescenza).

Chimica del Restauro II – Laboratorio – Scheda della Esercitazione n.ro 5.
Determinazione quantitativa di carbonati, residuo insolubile e sali solubili in campioni
di laboratorio e reali.
Prima parte: sulla polvere incognita di laboratorio. Essa è costituita da una certa frazione di
CaCO3, una certa frazione di SiO2 (quarzo granulare) e da una certa frazione di un sale
solubile che può essere NaCl, BaCl2.2H2O, KBr, CaCl2.2H2O, KCl.
Si pesa 1.5 g di polvere (si annoti con esattezza il peso) e si mette in un becker da 250 cm 3
aggiungendo 50 cm 3 di acqua demineralizzata; si agita bene con una bacchetta di vetro e si
riscalda leggermente per qualche minuto (circa 50-60 °C). Si filtra come di consueto
conservando in un becker da 50 cm 3 circa 20 cm 3 della soluzione filtrata e si lava con acqua
demineralizzata varie volte col consueto saggio dei cloruri e bromuri nelle acque di lavaggio.
Al termine si lava con etanolo (50 cm 3 ) il residuo sul filtro e si mette il filtro con il residuo in
stufa su un vetro da orologio nell’esperienza precedente. La volta successiva si asporta il
residuo dal filtro e si pesa: la differenza fra il peso della polvere e questa ultima pesata è la
quantità di sale solubile presente nella miscela originaria; dividendo questa quantità per il
peso iniziale e moltiplicando per cento si ottiene la percentuale in peso del sale solubile.
Su un’altra porzione della soluzione di cui sopra si fa la prova dei cloruri e bromuri con nitrato
d’argento, verificando se sono cloruri con ammoniaca 1 M (si sciolgono) e con ammoniaca
concentrata (si sciolgono i bromuri).
Si pesano altri 1.5 g di polvere di partenza (si annoti con esattezza il peso) e si mettono in un
becker da 250 cm 3 aggiungendo 100 cm 3 di HNO3 1 M (vedi esperienza n.ro 3). Si attende la
completa scomparsa di effervescenza scaldando nel medesimo modo di sopra. Si filtra e si
lava il filtrato per varie volte (fino a scomparsa dei cloruri nelle acque di lavaggio) con porzioni
di 20 cm 3 di acqua demineralizzata ogni volta. Al termine si fa un ultimo lavaggio con 50 cm 3
di etanolo. Si mette il filtro con il residuo (unicamente quarzo in grani) in stufa su un vetro da
orologio come nell’esperienza precedente. La volta successiva si asporta il residuo dal filtro e
si pesa: quest’ultima pesata è la quantità quarzo presente nella miscela originaria; dividendo
questa quantità per il peso iniziale e moltiplicando per cento si ottiene la percentuale in peso
del quarzo. Per trovare la % in peso del carbonato di calcio si somma la % del quarzo con
quella del sale solubile e si fa il complemento a 100.
Si riprende la polvere iniziale e si fa un rapido saggio alla fiamma per accertare presenza di
sodio, potassio o calcio.
A questo punto si dà il risultato in :
CaCO3 % ....
Quarzo % .........
Sale solubile % …..
Seconda parte: sulla polvere campionata dai laterizi della rampa del binario 16 della Stazione
di Santa Maria Novella lato Fortezza. Si fanno anzitutto i saggi alla fiamma come nella
esercitazione n.ro 3. Poi si pesa quasi tutta la polvere tranne due punte di spatola che
vengono conservate per eventuali controlli o imprevisti. Si procede esattamente come nella
esperienza n.ro 3.

Chimica del Restauro II – Laboratorio – Scheda della Esercitazione n.ro 6.
Pila Daniell: preparazione, verifica dell’equazione di Nernst e controllo del potenziale
Si preparano 70 cm 3 di una soluzione di CuSO4.5H20 1 M in una beuta (PM = 249,61)
pesando direttamente nella beuta (249,61/1000)x70 = 17,47 grammi di CuSO4.5H20 ed
aggiungendovi 50 cm 3 di acqua demineralizzata misurata col cilindro graduato da 100 cm 3 . Si
agita con una bacchetta di vetro fino a completa solubilizzazione. Una volta completata la
solubilizzazione si versa l’intero contenuto della beuta nel cilindro graduato e si porta al
volume di 70 cm 3 con acqua demineralizzata. In un’altra beuta si preparano con la stessa
procedura 70 cm 3 di ZnSO4.7H2O (PM = 287,46) pesando direttamente nella beuta
(287,46/1000)x70 = 20,12 grammi di ZnSO4.7H2O. Si agita con una bacchetta di vetro fino a
completa solubilizzazione e poi si procede nello stesso modo di cui sopra. In un becker
piccolo si preparano 50 cm 3 di una soluzione 0,5 M di KCl (PM = 74,55) pesando
(74,55x0,5/1000)x50 = 1,85 grammi di KCl ed aggiungendovi 50 cm 3 di acqua
demineralizzata misurata col cilindro graduato da 100 cm 3 . Si agita con una bacchetta di
vetro fino a completa solubilizzazione.
Si prende un tubo di vetro cavo di diametro interno ca. 7 mm lungo ca. 18 cm e, secondo la
procedura meglio dettagliata qui sotto, si forgia in tubo a U col becco di Bunsen.
Si accende il Bunsen e si crea una fiamma ben ossidante (blu con un cono a punta interno
alla fiamma alla sommita’ del quale si ha la massima temperatura e dove quindi dovremo
posizionare il vetro per la lavorazione a caldo) aprendo la rondella che immette aria. Si pone
su questo cono di fiamma il tubo di vetro tenendolo ai due capi con le dita a circa 6 cm da una
estremita’ roteandolo ossia scaldandolo omogeneamente tutta la zona. Quando si comincia a
vedere che il vetro diventa un po’ rosso si inizia a piegare leggermente per fare il primo lato
della U senza forzare e sempre roteando per l’omogeneita’ di cui sopra. Si va avanti finche’
non si raggiunge un angolo vicino a 90 gradi facendo attenzione a non piegare troppo
repentinamente e strozzare la U chiudendo il lume del tubo (se succede si riparte !!). Una
volta fatto il primo ‘lato’ della U, si mette la fiamma riducente ruotando la rondella dell’aria ed
ottenendo una fiamma non piu’ blu ma sul giallo. Si continua a scaldare il tubo ora piegato
nella stessa zona ma senza modificare la piega per ridurgli gradualmente la temperatura (la
fiamma riducente ha temperatura abbastanza piu’ bassa della fiamma ossidante) e dopo 1-2
minuti di questo riscaldamento si appoggia il tubo sul banco per farlo raffreddare
completamente (ci vorranno 10-15 minuti). Durante questo tempo morto si aggiunge 1
grammo di agar agar alla soluzione di KCl e si riscalda fino all’ebollizione e al completo di
scioglimento dell’agar agar a formare un sol. Fatto questo, si lascia il becker caldo a
raffreddare sul banco. Quando il tubo e’ freddo si riparte con la stessa procedura e si fa l’altro
lato della U nello stesso modo. Si raffredda di nuovo e quando la U e’ fredda si versa il
contenuto del sol di agar agar e KCl nel tubo a U fino ad arrivare a riempirlo (principio dei vasi
comunicanti). Se nel frattempo il sol fosse diventato troppo viscoso (vicino alla gelificazione),
prima di versare si riscalda di nuovo fino ad ottenere una giusta fluidita’. Si lascia quindi il
tubo a U a raffreddare appoggiandolo diritto dentro la bacinella di plastica con acqua e
ghiaccio. Quando e’ freddo si prova a ribaltare e si vedra’ che il gel non cola piu’.
A questo punto si butta via il residuo del sol di agar agar e KCl e si pulisce il becker piccolo.
Si mettono i 70 cm 3 delle due soluzioni di CuSO4.5H20 e ZnSO4.7H2O in due becker da 50
cm 3 . In quello contenente CuSO4.5H20 si appoggia una bacchetta di rame (lunga circa 10 cm
e larga 1 cm) fatta tagliando una striscia di lamierino (foglio) di rame lunga 10 cm e larga 5

cm e ripiegandola per il verso della larghezza fino alla larghezza di 1 cm, in modo da avere
un po’ di consistenza. Si morsetta con il cavo di un dato colore e si ricorda che questo colore
individua il polo positivo della pila. Nel becker, invece, contenente ZnSO4.7H2O si pone la
barretta di zinco gia’ predipsota e si morsetta con il cavo dell’altro colore ricordando che
quest’altro colore individua il polo negativo della pila. A questo punto si avvicinano i becker e
si mette a cavallo di essi il tubo a U con le estremita’ aperte che tuffano dentro le soluzioni. Si
collegano i due morsetti ad un tester (passera’ il docente o l’assistente con il tester) e si
registra la tensione erogata dalla pila che dovrebbe essere 1,10 Volts. Poi si unisce il cavo
del rame al piedino piu’ corto del LED e quello dello zinco a quello piu’ lungo e si osserva se il
led si accende o meno (il led si accende per tensioni intorno a 1,8 Volts). A questo punto con
la coppia del banco accanto o comunque con una vicina si mettono in serie due pile Daniell
nel modo seguente: i quattro becker stanno vicini nella loro configurazione gia’ messa a
punto, il cavo del rame del Gruppo A resta morsettato al led (piedino corto), mentre quello
dello zinco dello stesso gruppo si stacca dal led (piedino lungo) e si connette al cavo del rame
del gruppo B (che avra’ portato solo i due becker con bacchette, ponte salino, cavi pero’
staccati dal led): infine il cavo dallo zinco del gruppo B si connette al piedino lungo del Led
avendo quindi ora una pila da 1,10x2 = 2,20 Volts che dovrebbe illuminare il Led. Si controlla
con il tester di nuovo la tensione erogata dalle due pile in serie.
Fatto questo si puo’ diluire una delle due soluzioni (es. quella di rame 1/10, togliendola dal
becker, mettendola in un becker grosso asportandone 10 cm 3 con il cilindro graduato da 10
cm 3 e rimettendola nel becker piccolo dopo averlo lavato ed asciugato ed aggiungendovi
infine 90 cm 3 di acqua demineralizzata misurata col cilindro graduato da 100 cm 3 ): si rimisura
la tensione col tester e si verifica l’equazione di Nernst (vedi dispense pile1.pdf e pile2.pdf). Si
puo’ andare ancora avanti con altre diluizioni 1/10.