ANALYTICAL CHEMISTRY FOR CULTURAL HERITAGE
Academic year2019/20
CourseCHEMISTRY
Code218CC
Credits6
PeriodSemester 2
LanguageItalian
| Modules | Area | Type | Hours | Teacher(s) |
| CHIMICA ANALITICA DEI BENI CULTURALI A | CHIM/01 | LEZIONI | 24 | |
| CHIMICA ANALITICA DEI BENI CULTURALI B | CHIM/01 | LEZIONI | 24 | |
Obiettivi di apprendimento
Conoscenze
Al termine del corso:
- lo studente avrà acquisito conoscenze in merito agli strumenti e alle metodologie per lo studio di materiali organici e inorganici in manufatti di interesse storico artistico
- lo studente avrà acquisito conoscenze in merito ai fenomeni di degrado a cui sono sottoposti i materiali organici e inorganici in manufatti storico artistici, e degli approcci analitici da impiegare per studiare tali fenomeni
- lo studente avrà acquisito conoscenze necessarie per operare una scelta ragionata della tecnica analitica appropriata per la caratterizzazione di un campione complesso – nel caso specifico proveniente da manufatti storici artistici- sulla base della natura dell'oggetto di indagine, della tipologia di campione e alla natura del problema analitico.
- lo studente avrà acquisito conoscenze utili allo studio dei materiali organici –lipidi, proteine, polisaccaridi, polimeri di sintesi – in campioni complessi contenenti miscele di materiali organici e inorganici.
Knowledge
- the student will acquire knowledge about the tools and methodologies for the study of organic and inorganic materials in artifacts from cultural heritage
- the student will acquire knowledge about the degradation phenomena to which organic and inorganic materials are subjected to in historical artefacts, and the analytical approaches to be used to study such phenomena
- the student will have acquired the knowledge necessary to make a rational choice of the analytical technique appropriate for the characterization of a complex sample - in the specific case coming from cultural heritage - based on the nature of the object, sample type and nature of the analytical problem.
- the student will have acquired knowledge useful in the study of organic materials - lipids, proteins, polysaccharides, synthesis polymers - in complex samples containing mixtures of organic and inorganic materials.
Modalità di verifica delle conoscenze
La verifica delle conoscenze sarà oggetto della valutazione di un esame orale
Assessment criteria of knowledge
Academic progress will be verified from the final exam
Capacità
Al termine del corso:
- lo studente sarà in grado di comprendere le potenzialità e limitazioni delle tecniche studiate
- lo studente sarà in grado di affrontare la caratterizzazione di materiali organici
- lo studente sarà in grado di determinare quale tecnica e quale approccio analitico impiegare per la caratterizzazione chimica di campioni complessi, contenenti miscele di materiali organici – naturali e sintetici- e materiali inorganici
Skills
- the student will be able to understand the potential and limitations of the techniques studied
- the student will be able to face the characterization of organic materials
- the student will be able to determine which technique and analytical approach to use for the chemical characterization of complex samples containing mixtures of organic - natural and synthetic materials - and inorganic materials
Modalità di verifica delle capacità
La verifica delle capacità sarà oggetto della valutazione dell'esame orale
Assessment criteria of skills
Skills will be assessed during the final exam
Behaviors
The student will acquire and / or develop sensibility to issues related to the preservation of cultural heritage
The student will acquire knowledge on the characterisation and analysis of organic materials, including natural and synthetic polymers, in complex matrices.
Assessment criteria of behaviors
Behaviours will be assessed during the final exam
Prerequisiti (conoscenze iniziali)
Conoscenza di spettroscopia infrarossa e UV-vis, cromatografia e spettrometria di massa. Conoscenza della chimica di glicerolipidi, proteine, polisaccaridi, cenni sui polimeri di sintesi.
Prerequisites
Knowledge of infrared and UV-vis spectroscopies, chromatography and mass spectrometry. Knowledge of the chemistry of glycerolipid, proteins, polysaccharides, and synthetic polymers.
Indicazioni metodologiche
- le lezioni sono frontali, con ausilio di slide e filmati
- occasionalmente il corso si avvale di seminari di personale esterno esperto di problematiche rilevanti al corso
- il materiale didattico è scaricabile sul sito di elearning del corso
- ricevimenti e posta elettronica sono comunemente adottati come mezzo di comunicazione docente-studenti
- il docente è disponibile a sostenere il corso, o alcune sue parti, in lingua inglese, qualora fosse richiesto dalla classe
Teaching methods
- Lessons with the support of slides and movie clips
- Occasionally the course takes advantage of seminars on topics that are relevant to the course
- the teaching material can be downloaded on the course e-learning site
- receptions and e-mails are commonly used as a teacher-student communication means
- Lectures can be given in English
Programma (contenuti dell'insegnamento)
- Introduzione alla chimica e beni culturali.
- le tecniche pittoriche: tempera, pittura a olio, affresco, la tempera polisaccaridica e l'encausto
- preparazione cross-section pittoriche
- i pigmenti
- microscopia ottica: microscopia in campo chiaro, microscopia in campo scuro, microscopia con luce polarizzata
- le proteine. struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine. il folding e il misfolding. l'aggregazione. i materiali proteici in pittura. considerazioni sull'effetto del tempo e dei pigmenti sulla conformazione delle proteine in strati pittorici e campioni archeologici
- oli siccativi. composizione chimica, essicamento (polimerizzazione e ossidazione), invecchiamento.
- resine terpenoidi (resine diterpenoidi e resine triterpenoidi): composizione chimica e invecchiamento
- leganti polisaccaridici, le lacche orientali e le cere naturali: composizione chimica e comportamento all'invecchiamento.
- gli ambienti museali e l'effetto di inquinanti sulla composizione chimica e sul degrado di manufatti di interesse storico artistico: una introduzione al problema
- il colore. la percezione del colore da parte dell'occhio umano. misurazione del colore. colorimetria, FORS, Reflection Visible Light Imaging Microspectroscopy, Tecniche di documentazione di indagine nel visibile. diodi, fotodiodi, charge coupled devices - CCD.
- spettroscopia IR. tricromia in falso colore, riflettografia infrarossa. cenni di strumentazione analitica, modalità di lavoro: trasmissione, riflessione diffusa e riflessione speculare. trasformata di Kubelka Munc e trasformata di Kramers Kronig. imaging infrasosso. spettrofotometria in Riflettanza Totale Attenuata. esempi e applicazioni.
- Raggi X e impiego nella chimica analitica dei beni culturali. tecniche radiografiche. effetto fotoelettrico. XPS X-ray photoelectron spectroscopy: cenni. spettroscopia di effetto Auger: cenni. fluorescenza X: strumentazione. Diffrazione dei raggi X (XRD). esempi e applicazioni.
- il Sicrotrone: principi di funzionamento e impiego analitico nel settore dei beni culturali. tecniche di spettroscopia XAS (X-ray Absorption Spectroscopy). spettroscopia XANES (X-ray absorption near edge structure)
- microscopia a scansione elettronica
- datazione al radiocarbonio
- l'analisi cromatografica di materiali organici in campioni di manufatti storico-artistici analisi con gas cromatografia / spettrometria di massa: l'analisi GC-MS di lipidi, resine, polisaccaridi, proteine e cere
- la pirolisi analitica: single shot pyrolysis, double shot pyrolisis, evolved gas analysis mass spectrometry.
- spettrometria di massa con iniezione diretta in sorgente.
- spettrometria di massa: panoramica di metodi di ionizzazione e analizzatori.
- LC-MS - problematiche analitiche nel settore dei beni culturali: l'esempio dell'analisi dei lipidi e dei coloranti organici
- Introduzione alla proteomica. masse atomiche, pattern isotopici e risoluzione in spettrometria di massa. approccio top-down e approccio bottom up. tandem mass spectrometry di proteine e peptidi. peptide mass fingerprinting. Tandem mass spectrometry e LC - tandem mass spectrometry per l'analisi di digeriti triptici. Esempi e applicazioni
- SIMS: secondary ion mass spectrometry. modalità statica e modalità dinamica. impiego della tecnica nei beni culturali: analisi di pigmenti e di materiali organici. potenzialità e limitazioni
Syllabus
- chemstry and cultural heritage: an introduction.
- Painting techniques: tempera, oil painting, fresco, polysaccahride tempera, encaustic
- Preparation of paint cross-section
- pigments
- optical microscopy: light field, dark field, and polarised light microscopies.
- Primary, secondary, tertiary and quaternary structures of proteins. folding and misfolding. Protein aggregation. Proteinaceous materials in paintings: the effect of time and pigments on the conformation of proteins in artistic and archaeological objects
- drying oils.chemical compostion, curing (polymerization and oxidation), ageing
- terpenoid resins: chemical composition and ageing
- polysaccharide binders, oriental lacquers, and natural waxes: chemical composition and ageing
- museum environemtns and the effect of pollutants on the chemical compostion and degradation of artistic and archaeological objects: an introduction
- Perception of colour by the human eye. Colour measurement. colorimetryFORS, Reflection Visible Light Imaging Microspectroscopy. diodes, photodiodes, charge coupled devices - CCD.
- IR spectroscopy. False colour and IR reflectography. Analytical instrumentation. Working mode: transmission, diffuse reflectance, specular reflectance, attenuated total reflectance Kubelka Munc and Kramers Kronig transforms. IR imaging. Examples and applications
- X rays and their use in analytical chemistry for cultural heritage. Photoelectric effect. XPS X-ray photoelectron spectroscopy. auger photoelectron spectroscopy. X-ray fluorescence spectroscopy. X-ray diffraction. Examples and applications
- Principles and analytical applications in the field of cultural heritage. XAS (X-ray Absorption Spectroscopy and XANES (X-ray absorption near edge structure) spectroscopies.
- Scanning electron microscopy
- Radiocarbon dating
- Gas chromatography-mass spectrometry analysis of organic materials in samples from cultural heritage: the analysis of lipids, terpenoid resins, natural waxes, polysaccharides and proteins
- Analytical pyrolysis: single shot pyrolysis, double shot pyrolisis, evolved gas analysis mass spectrometry.
- Direct exposure mass spectrometry
- Mass spectrometry as a detector for liquid chromatography
- LC-MS for the analysis of samples from cultural heritage: the example of organic dyes and lipids
- Introduction to proteomics. Atomic masses, isotopic pattern, resolution in mass spectrometry. Top-down and bottom-up proteomics. Tandem mass spectrometry of proteins and peptides. peptide mass fingerprinting. Tandem mass spectrometry e LC - tandem mass spectrometry for the analysis of protein tryptic digests. Proteomics in cultural heritage: potential and limitation, examples and applications
- SIMS: secondary ion mass spectrometry. Static and dynamic mode. SIMS for the analysis of inorganic and organic materials in the field of cultural heritage.
Bibliografia e materiale didattico
Il corso viene annualmente aggiornato dal docente, e pertanto la bibliografia, spesso articoli di riviste scientifiche, varia di anno in anno. Gli studenti interessati ad approfondire gli argomenti presentati possono richiedere direttamente al docente, il quale sceglierà la bibliografia più idonea caso per caso
Bibliography
The course is updated annually , and therefore the bibliography, often articles from scientific journals, varies from year to year. Students interested in deepening some topics may apply directly to the teacher, who will choose the most appropriate bibliography case by case
Indicazioni per non frequentanti
La frequenza alle lezioni non è obbligatoria. Il programma e le modalità di esame sono gli stessi per tutti. Qualora lo studente non frequentante avesse bisogno di chiarimenti o bibliografia per approfondire, il docente è disponibile su appuntamento.
Non-attending students info
the program and the assessment methods will be the same as for attending students. clarifications and extra references can be provided to students interested
Modalità d'esame
La prova orale consiste in un colloquio tra il candidato e il docente. Il colloquio mediamente dura un’ora. La prova orale è superata se il candidato mostra di aver acquisito le informazioni relative alle tecniche analitiche discusse nel corso, al loro impiego e se sa mostrare di mettere in relazione le varie parti del programma presentato.
Assessment methods
The oral examination consists of an interview between the candidate and the teacher. The interview normally lasts for an hour. The oral exam is passed if the candidate shows that he/she has acquired the information on the analytical techniques discussed in the course, on their use, and if he/she can show how to relate the different parts of the program.
Updated: 05/12/2019 13:24
