La Chimica Delle Cose

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I Materiali dell'Arte Preistorica

I primi esempi di arte umana compaiono sulle pareti e volte delle grotte abitate del paleolitico superiore, un periodo lunghissimo, collocato fra i 40.000 e i 10.000 anni prima della nascita di Cristo.

Si tratta di decorazioni colorate in genere di animali prede della caccia.

Probabilmente i primi tentativi di rappresentazione artistica della realtà sono ancora più vecchi ma soltanto quando l’uomo iniziò a rifugiarsi in caverne dove l’esposizione agli agenti atmosferici era ridotta c’è stata la conservazione di quei tentativi.

Precedentemente il vento, la pioggia, interventi di altri animali o uomini avrà distrutto qualsiasi reperto umano lasciato all’aperto.

Sulle pareti delle grotte esistono numerosi reperti artistici: figure colorate in genere di rosso o di colori più scuri. Si trattava di ossidi di ferro e di manganese, ma anche di carbonati di ferro, dalle sfumature giallognole.

Questi materiali sono contenuti nelle rocce disperse nei fanghi e nella terra morbida a disposizione dei primi uomini. A Lascaux sono stati rinvenuti un ossido blu nero e un ossido bruno scuro di ossido di manganese.

Il nero più pulito veniva ottenuto già allora dal nerofumo o semplicemente da carbone vegetale di varia origine. Il bianco non tardò ad arrivare, come pigmento appositamente scelto, lavorato e conservato. In genere si impiegava il bianco marmo, ovvero calcari bianchi finemente macinati, spesso rintracciabili nelle crete più bianche. Anche il gesso, ovvero solfato di calcio, finemente macinato, poteva essere impiegato come pigmento bianco abbastanza resistente nel tempo. 

Purtroppo spesso il solfato del gesso si trasforma in solfuro che si lega al ferro contenuto in altri pimenti, formando composti scuri o neri, tipico segno del tempo sui dipinti così antichi.

I rossi erano le cosiddette "ocre", ovvero ossidi di ferro con impurezze argillose rosse per presenza di ematite.

Le ocre gialle invece contenevano argille gialle per presenza di una particolare miscela di idrossidi e ossidi di ferro chiamata limonite proprio per il colore giallo limone.

I minerali colorati da cui si ottenevano le basi per disegnare erano macinati in primitivi mortai dove avveniva anche il loro impasto, in genere con semplice acqua. Come contenitori si usavano ossa cave, grosse conchiglie e persino teschi umani.

Lucerne di pietra alimentate con grasso animale illuminavano l’interno buio delle grotte. In alcune grotte si sono trovati disegni eseguiti con punte di carbone di legna o addirittura primitivi gessetti a base di rocce tenere.

Di fatto questi nostri antenati usavano, come colori, ossidi di metalli di transizione (ferro e manganese soprattutto), capaci di dare composti colorati dalle varie sfumature.

Tali materiali sarebbero stati utilizzati nel corso di tutta la storia umana, anche contemporanea, con la differenza dei solventi di dispersione che con il tempo passarono dalla semplice acqua a materiali untuosi come grassi animali e oli, nei quali i pigmenti si disperdevano per poter essere utilizzati mediante l’utilizzo di pennelli o spatole primitive.

Anche la scultura nasce in quel lunghissimo periodo con i primi esemplari di lavori in avorio, corna di renna o anche in pietra sotto forma di bassorilievi o di sculture a tutto tondo.

I materiali teneri calcarei di alcune grotte hanno probabilmente facilitato queste forme di rappresentazione artistica della realtà

(Molte di queste informazioni sono state tratte da un articolo di L.S.B. Leakey “arti grafiche e arti plastiche” in “La preistoria e gli antichi imperi” - Storia della Tecnologia, Vol. 1, Tomo primo, Bollati Boringhieri, Torino, 1993).

Ma la rappresentazione tridimensionale della realtà non è soltanto scultura, ovvero il risultato di quella tecnica con cui si colpisce un materiale duro con uno scalpello di materiale ancora più duro, ma anche modellatura di materiali plastici, modellabili.

In questo caso l’argilla era direttamente disponibile come una terra morbida che al sole si seccava, mantenendo le forme impresse con le mani.

Le argille sono materiali complessi, formati perlopiù da sottilissimi granellini (di dimensione del micron ovvero del millesimo di millimetro) dispersi in acqua di allumino silicati (ovvero ossidi di silicio e alluminio).

Le principali caratteristiche delle argille sono da una parte il fatto che assorbono molta acqua e così facendo diventano molli e malleabili nelle forme più varie e che, una volta essiccati di nuovo, anche soltanto al Sole, senza cottura, diventano di nuovo duri mantenendo le forme impartite loro nella forma pastosa, termoisolanti e relativamente impermeabili.

L’ideale per farne mattoni o statuine o, più tardi, vasi e contenitori per alimenti e successivamente, con l’avvento delle tecniche di cottura, maioliche e ceramiche.

L’invenzione della ruota, forse quella più importante nella storia della tecnologia, è dovuta certamente più alla necessità di lavorare l’argilla in forme tondeggianti e simmetriche assialmente che a quella di favorire il trasporto riducendo l’attrito con il terreno.

Le argille contenenti calcare, ovvero carbonato di calcio, sono dette crete e sono fra le più adatte a modellare con le mani (o con la ruota) oggetti artistici.

Abbiamo già detto che per essiccatura le argille diventano dure impermeabili (almeno parzialmente) e refrattarie.

Questo dipende dal fatto che con l’essiccazione le argille perdono l’acqua di dispersione, quella nella quale sono dispersi i granellini finissimi di questo materiale.

Evaporando l’acqua, questi granellini si aggregano legandosi con legami fisici.

Importante dire che il fenomeno è reversibile, nel senso che impastando di nuovo questi materiali con acqua si ottiene l’argilla di partenza con i granellini dispersi in matrice acquosa.

Con la cottura al fuoco, invece, avvengono all’interno della massa argillosa reazioni irreversibili di perdita di acqua non soltanto di dispersione ma anche di cristallizzazione, ovvero di quelle molecole di acqua che facevano parte del reticolo cristallino delle microscopiche particelle di allumino silicati (in realtà degli allumino silicati idrati).

Questa reazione non è reversibile ed infatti non è più possibile ottenere le argille di partenza sminuzzando e miscelando con acqua dei manufatti cotti, come mattoni o oggetti di argilla cotta al forno.

La cottura delle argille non è banale in quanto occorre contemporaneamente assicurare alte temperature, non facilmente raggiungibili per semplice esposizione alla fiamma ma occorrono luoghi chiusi ma ricchi di ossigeno, e tempi lunghi.

Inoltre è necessario che durante la cottura non si creino zone a temperature troppo diverse per evitare rotture durante la cottura stessa o durante il raffreddamento, che pertanto deve essere lento e attentamente controllato.

La distanza tecnologica che intercorre fra un forno “piccolo” ed un forno di grandi dimensioni è enorme: mentre infatti è relativamente semplice ottenere ambienti chiusi e ricchi di ossigeno di ridotta dimensione e adatti alla cottura di piccoli manufatti (come piatti, bicchieri, piccole bottiglie o piccole anfore, per cuocere manufatti di grande dimensione i problemi tecnologici sono stati per migliaia di anni inaffrontabili, soprattutto per la difficoltà a rifornire questi grandi forni dell’ossigeno necessario senza nel contempo raffreddare troppo il manufatto durante la cottura.

Nel caso delle seconde cotture, necessarie alla vetrificazione delle ceramiche, i cinesi mantennero per secoli i segreti di cottura di grandi manufatti, motivo per cui alcuni grandi vasi cinesi antichi in ceramica hanno valore, anche economico oltre che storico, inestimabile.

Le temperature di cottura delle argille, operazione necessaria per privarle dell’acqua di cristallizzazione e non solo dell’umidità (o acqua di dispersione) dipendono dal tipo di argilla e comunque sono molto elevate, considerando che vanno mantenute per ore e in maniera omogenea in tutto l’ambiente di cottura.

Per la terracotta la temperatura è fra 960 e 1030 °C. Per la terraglia tenera fra 960 e 1070 °C. Per la terraglia dura fra i 1050 e i 1150 °C. Per il Gres fra i 1200 e i 1300 °C.

Considerando che la temperatura di una fiamma libera da combustione di legname è attorno ai 400 °C si capisce che per raggiungere quelle temperature, per lunghi tempi (attorno alle 6-8 ore) e in maniera omogenea in tutta la camera di cottura e con riscaldamenti e raffreddamenti lenti per evitare bruschi salti di temperatura che porterebbero a rotture o fratture del materiale, sono necessari accorgimenti tecnici non banali e certamente non disponibili agli uomini primitivi.