6/2 Chimica & Ricerca - Un’accoppiata perdente

27/03/06

Perché non si devono mai miscelare carbonato d’ammonio ed acetone? Ce lo spiegano i ricercatori del Dipartimento di Chimica delle Interfasi della Facoltà di Chimica di Firenze, in un lavoro pubblicato ormai molti anni fa su Studies in Conservation.
Lo studio aveva preso l’avvio a seguito delle osservazioni di alcuni restauratori, che avevano notato degli ingiallimenti delle miscele di acqua, carbonato d’ammonio e acetone, utilizzate per la pulitura di affreschi e pietra. Tali ingiallimenti si manifestavano già dopo alcuni giorni, se la miscela non veniva immediatamente applicata, ma veniva lasciata per qualche motivo “a riposo”.
Non solo, ma se l’invecchiamento era prolungato, si verificava una variazione di colore da un giallo pallido ad un giallo via via più intenso, fino ad arrivare, passando dall’arancio, ad un rosso bruno scuro.
Questa variazione cromatica faceva supporre che fosse in corso una reazione, con formazione di composti colorati, in progressiva concentrazione.
Tra l’altro queste osservazioni erano in linea con quanto osservato sulla miscela 4A, molto utilizzata nel restauro dei dipinti, che come è noto contiene acqua, ammoniaca, etanolo e acetone. 
I ricercatori decisero allora di preparare una serie di campioni di una miscela di acetone e di una soluzione acquosa satura di carbonato d’ammonio in rapporto 1:1, e di farli poi invecchiare in diverse condizioni per verificare l’andamento della reazione. Alcuni di questi campioni furono tenuti a 25°C, altri a 4°C, per verificare variazioni dovute alle diverse temperature di stoccaggio, altri furono sigillati per valutare l’influenza dell’ossigeno sui fenomeni di ingiallimento. Infine fu operata una suddivisione tra campioni invecchiati al buio e altri alla luce.
Sorprendentemente (per noi ma non per chi conosce le complesse reazioni tra ammonio e acetone), si osservò che tutti i campioni ingiallivano, anche se con maggiore o minore intensità, e che alcuni raggiungevano dopo due sole settimane un bel colore rosso-bruno.
La comparazione tra le varie condizioni ambientali faceva concludere che:
  • -   a 25°C il processo è molto più rapido che a 4°C
  • -   i campioni sigillati ingialliscono più rapidamente
  • -   il buio favorisce la reazione

La spiegazione chimica di questo processo sta nella formazione di prodotti colorati risultanti dall’addizione di molecole di acetone e di ammoniaca, con il catione ammonio (NH4+) a fare da catalizzatore.
I prodotti possono essere relativamente semplici (diacetonammina, triacetonammina), oppure molto complessi, come dei veri e propri polimeri resinosi derivanti da anelli pirimidinici.
È chiaro che nei campioni sigillati la reazione è molto più spinta perché tutta l’ammoniaca è disponibile per la reazione. Nei campioni “aperti” gran parte dell’ammoniaca evapora e così i composti formati sono in quantità inferiore.
Quanto riscontrato con l’acetone potrebbe analogamente avvenire con metiletilchetone o altri chetoni.
La lezione che i chimici ci hanno insegnato è che questi due prodotti, acetone e ammoniaca (proveniente dal carbonato d’ammonio), non stanno bene insieme, e che non li dovremo mai miscelare per non correre il rischio di ottenere anzitempo una bella patina gialla.
 


Per saperne di più:
Aging effects on ammonium carbonate/acetone solutions and cleaning of works of art”, L.Dei; P.Baglioni; G.Sarti; E.Ferroni; Studies in Conservation 41 (1996) 9-18.
Da questo articolo è tratta l’eloquente figura riportata sopra, che descrive l’ingiallimento di campioni trattati con le miscele acetone/carbonato d’ammonio.
Si ringraziano gli autori per l’autorizzazione alla pubblicazione.
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