La chimica dei Faraoni

1. La chimica dei Faraoni Giuseppe Valitutti Università di Urbino email: gvalitutti@virgilio.it

2. La civiltà Egiziana ha avuto una durata di circa 3200 anni. La parte iniziale comprende il periodo prima del 3000 a. Cristo e la seconda, denominata periodo Dinastico, va dal 3000 sino al 30 a.C., anno della morte di Cleopatra, l’ultima regina d’Egitto della dinastia Tolemaica. Nel 30 a.C. l’Egitto diventa una provincia romana. La storia dell’Egitto è molto più estesa (3200 anni) della storia di Roma (700 anni). I più famosi faraoni sono stati Ramesse II, Tutankamen, Cheope, Tutmosis III e le regine Nefertiti e Cleopatra.

3. Gli egiziani furono fra i primi popoli a sviluppare la metallurgia. Furono i primi ad estrarre il rame dai minerali e l’oro per fusione. Furono anche esperti gioiellieri di oggetti in oro. Essi svilupparono le tecnologie per fare il vino, la birra, la ceramica e il vetro. I dipinti nelle loro tombe dimostrano pure la padronanza dei Sali colorati usati come pigmenti. I papiri di Leida e Stoccolma descrivono molti processi chimici, come la preparazione di leghe, la colorazione dei metalli, la scrittura in oro, la colorazione con la porpora. Le donne egiziane si tingevano gli occhi con la terra nera, depositata dal Nilo durante le inondazioni. In Egitto c’erano minerali di rame, oro e argento e cave di carbonati, Na2CO3 · NaHCO3 · 2H2O, che veniva usato per disidratare i cadaveri e quindi procedere verso i restanti passaggi della mummificazione, calcare CaCO3, quarzite SiO2, smeraldi, galena PbS.

4. La metallurgia I metalli che l’uomo ha ottenuto per primi si trovano liberi in natura e sono l’oro, l’argento e il rame. Prima del 4000 a.C. gli egiziani e altre popolazioni della Mesopotamia avevano dimestichezza con l’isolamento del rame e dell’oro, che essi ottenevano per fusione dei minerali malachite (3CuCO3 · 3Cu(OH)2 e azzurrite (Cu3(CO3)2(OH)2). Malachite Azzurrite

5. La metallurgia Gli egiziani riscaldavano i minerali in crogioli di argilla e in presenza di carbone, per ridurre gli ioni rame a metallo: CuCO3 = CuO + CO2 2 CuO + C = 2Cu + CO2 Il punto di fusione del rame di 1083 °C veniva raggiunto insufflando aria nella fornace con un mantice:

6. La metallurgia Il bronzo, una lega di rame e stagno, fu preparato intorno al 2000 a.C. Per la preparazione si usava il minerale di stagno cassiterite, SnO2, che gli Egiziani importavano dai paesi mediorientali ad Est dell’Egitto. Nella fornace si alternavano strati di minerale in polvere (cassiterite + malachite) con strati di carbone. Si accendeva il carbone e si insufflava aria. In questo modo la temperatura saliva oltre i 1000°C. Il piombo dal 4000 a.C. si otteneva in un processo chiamato coppellazione, dal quale si ricavavano anche argento e oro. I passaggi pirotecnici sono descritti di seguito.

7. La metallurgia La principale fonte dell’argento,ricavato per coppellazione, era la galena (PbS) e i sistemi di estrazione si dividevano in due stadi: -Frantumazione e fusione del minerale (separato dalla ganga) fra i 950 e i 1200° (in atmosfera riducente) in modo da far passare tutto l’argento nel piombo. -Si passava poi alla coppellazione (dalla coppella, il crogiolo utilizzato in età medievale, ma già usato dagli Egiziani, per effettuare saggi di verifica sul sedimento della vena argentifera) ove si rifonde il metallo ottenuto in presenza di aria forzata, ad una temperatura di ca. 1000°. Ciò comportava la separazione dell’argento dal piombo per ossidazione, ottenendo il litargirio (PbO), che assorbiva gli ossidi di altri metalli, tranne l’argento e l’oro. L’argento ottenuto per coppellazione aveva un contenuto di piombo minore del 2,5%.

8. La metallurgia La coppella

9. La metallurgia Il recupero di oro ed argento dal piombo (tipico è il trattamento delle galene argentifere) si otteneva con la coppellazione, tecnica che consisteva nella riossidazione del metallo fuso, cioè nel percorrere esattamente al contrario il processo di metallurgia estrattiva: il piombo veniva ossidato a litargirio (PbO) da parte di un flusso di aria. Il litargirio (Figura) si eliminava dal bagno metallico, mentre i due metalli preziosi, sempre più concentrati, rimanevano sul fondo della coppella, che è il contenitore nel quale avveniva il processo. L’ossido di piombo, che può fornire la materia prima per produrre nuovamente il piombo metallico, differisce da quello iniziale per l’assoluta mancanza di oro e di argento: l’analisi sistematica dei reperti archeologici ha permesso di individuare manufatti prodotti con questo piombo di recupero. La coppellazione era probabilmente nota sin dal IV millennio a.C. e sicuramente praticata dai metallurgisti egiziani. Il ferro e l’acciaio venivano prodotti in Mesopotamia e in Persia e fu il fattore principale della conquista dell’Egitto da parte dei Persiani nel 600 a.C.

10. Ceramica e vetro La nascita della ceramica nel 3000 a.C. è collegata con la costruzione di fornaci in grado di raggiungere i 1000 °C. Ancora più antica è la produzione del vetro, che risale al 4000 a.C.: Il vetro comune è detto anche "vetro siliceo", in quanto costituito quasi esclusivamente da diossido di silicio (SiO2). Il diossido di silicio ha un punto di fusione di circa 1800 °C, ma spesso, durante la produzione del vetro, vengono aggiunte altre sostanze (dette "fondenti"), che abbassano il punto di fusione anche al disotto dei 1000 °C, quali ad esempio: la soda (carbonato di sodio Na2CO3) la potassa (carbonato di potassio) Fondenti usati spesso nell'industria vetraria sono i borati e i nitrati. Poiché la presenza di soda rende il vetro solubile in acqua (caratteristica non desiderabile), viene aggiunta anche calce (CaO) per ripristinare l'insolubilità. Il boro è aggiunto sotto forma di borace (Na2B4O7) o acido borico (H3BO3) per migliorare le caratteristiche termiche ed elettriche (come nel caso del vetro Pyrex).

11. Ceramica e vetro

12. I pigmenti colorati

13. I pigmenti colorati

14. Arte tintoria Gli Egiziani furono anche dei bravi tintori di tessuti. Usavano la robbia dei tintori per estrarre dalle radici il colorante rosso. Per il blu si usavano le foglie del guado (da coltivare). Il procedimento di colorazione di una maglietta è il seguente.

15. Arte tintoria Per il blu si usavano le foglie del guado (da coltivare). Il procedimento di colorazione di una maglia di lana.

16. Arte tintoria Oggi coltivarla può essere un interessante esperimento. Potreste divertirvi a ricavare la tinta dalle foglie e a tingere le vostre magliette. Il procedimento è un po’ complicato ma realizzabile da tutti. Prendete le foglie del guado, mettetele in acqua dopo averle tagliate a pezzettini e lasciatele macerare per un giorno o due. Fate bollire il tutto, togliete le foglie e rimestate poi con forza, più volte nel giro di qualche ora in modo da far prendere ossigeno all’acqua. Le foglie rilasciano una sostanza detta indacano, trasparente e solubile in acqua. A contatto con l’ossigeno l’indacano si trasforma in indaco blu.L’indaco non è solubile e precipita quindi sul fondo del contenitore. In questo modo otterrete una polvere blu che sarà la base delle vostre tinture.

17. Arte tintoria Per tingere prendete l’indaco, mettetelo in acqua e fatelo bollire. Attenzione però! la pentola deve essere stagnata, altrimenti dovrete aggiungere un pezzo di stagno nell’acqua di bollitura (meglio se è acqua distillata). Come dicevamo l’indaco non è solubile. Lo stagno, che ha potere riducente, “riduce” l’indaco trasformandolo nuovamente in indacano. Una volta trasformato vedrete sparire la vostra polvere e divenire l’acqua trasparente. Intingeteci la maglietta , fate penetrare bene l’acqua nelle fibre e tiratela poi fuori. Mettetela all’aria e la sostanza si ossiderà tingendo di blu il vostro indumento. Se non c’è lo stagno, l’indaco non si riduce e rimane solo sulla superficie delle fibre. Al primo lavaggio se ne va. Solo nel modo che vi ho descritto, potete usarlo senza problemi. Maggiori informazioni si trovano: http://arte.terrasini.com/artisti/pittura/la-coltivazione-della-pianta-guado/#ixzz1PVsnS3ZD

18. Coltivare il guado Coltivare il guado è semplice. Si semina in primavera e si distanziano poi le piante di una trentina di centimetri l’una al momento del diradamento o dell’impianto in piena terra. Se volete tenerla in vaso sul terrazzo considerate che per svilupparsi bene dovrete fornirle un buon vaso (una ventina di centimetri di diametro), un terriccio morbido e ricco e dovrete tenerla concimata (un normale concime per piante verdi va benissimo). Se invece volete coltivarlo nell’orto preparate il terreno l’autunno precedente la semina vangando in profondità e aggiungendo del buon concime organico come compost vegetale o letame maturo. Seminate in una seminiera e piantate poi le piantine appena avranno due o tre foglioline. Tenete presente il fatto che il guado è parente di alcuni ortaggi come il cavolo o il rapanello, essendo della famiglia delle crucifere. Non piantatelo quindi in una parcella che l’anno precedente ha ospitato questi ortaggi. La continua presenza di crucifere può far arrivare parassiti indesiderati. Lasciate anche le zolle della vangatura scoperte in inverno in modo che prendano le gelate. Livellate e rastrellate solo prima di piantare.

19. Coltivare il guado Trovare i semi non è cosa semplicissima. Vi segnalo due siti dove trovare i semi. Il primo è un sito francese specializzato in piante tintorie: http://www.couleurgarance.com/modules/categories/article.php?ID_CATEGORIES=27&ID_ARTICLES=206&ID_VARIANTES=227&PHPSESSID=7662a7291d6d3f53f313289c35fab44b http://www.valtiberina.toscana.it/dinstdmenudx.php?COD_PAG=329 .

20. Coltivare il guado Il guado o Isatis tinctoria ha un ciclo a scansione biennale. La produzione di colore [indaco da guado o indaco europeo] utilizza esclusivamente le foglie basali della rosetta al I anno di vita della pianta. La raccolta delle foglie segue quattro stadi diversi e si concretizza al IV, tra aprile e maggio. Da 1 mq di terreno coltivato a guado si ricavano all’incirca 2 g di colore per uso pittorico (1-1,5 g di colore/ 1 kg di foglie). Si dice che la tonalità del blu può variare a seconda della luce naturale presente al momento della coltura; più verosimilmente modalità e intensità di ossigenazione possono incidere sul tono del pigmento: giornata di sole = pigmento verde bluastro giornata coperta = pigmento blu .

21. La porpora . La porpora veniva estratta da molluschi del Mediterraneo parenti prossimi delle raguse marchigiane. La famosa porpora di Tiro, nota in Asia Minore fin dal XV secolo a.C. e citata anche nell’Iliade di Omero e nell’Eneide di Virgilio, si estrae da due molluschi originari del Mediterraneo, noti come buccinum (Thais haemastroma) e purpura (Murex brandaris).

22. La porpora e l’indaco Indaco

23. La birra • La prima testimonianza chimica sulla birra è datata intorno al 3500-3100 a.C.La birra è una delle più diffusee più antiche bevande alcoliche del mondo. Viene prodotta attraverso la fermentazione alcolica con ceppi di Saccharomyces cerevisiae o Saccharomyces carlsbergensis di zuccheri derivanti da fonti amidacee, tra cui quella più usata è il malto d'orzo. Il malto d'orzo è l'orzo germinato ed essiccato. Vengono tuttavia ampiamente impiegati anche il frumento, il mais e il riso, solitamente in combinazione con l'orzo. Altre piante meno utilizzate sono invece la radice di manioca, il miglio e il sorgo in Africa, la patata in Brasile e l'agave in Messico.

24. La birra • La birra nell’Antico Egitto era considerata un alimento ed una medicina. Addirittura una birra a bassa gradazione o diluita con acqua e miele, veniva somministrata ai neonati quando le madri non avevano latte. Per gli Egizi la birra aveva un carattere mistico e la birra non era un prodotto artigianale, ma era divenuta una vera e propria industria con i faraoni che possedevano addirittura delle fabbriche. • Gli zuccheri contenuti nei chicchi d'orzo non sono immediatamente accessibili, ma è necessario attivare precedentemente un enzima presente nel chicco stesso che parteciperà alla riduzione delle lunghe catene di zuccheri. Questa operazione consiste semplicemente nel far germinare i chicchi. Quando si pensa che l'attivazione enzimatica della germinazione sia arrivata allo stato ottimale, si interrompe il processo riducendo l'umidità nei chicchi fino al suo valore minimo.

25. La birra • Questo prodotto viene chiamato "malto acerbo". A questo punto bisogna cuocerlo. A basse temperature si ottiene il minimo effetto di tostatura e si parla di "malti chiari" (talvolta chiamati anche lager o pale, a seconda del paese in cui avviene la produzione). In proporzione a quanto si aumenta la temperatura del forno, il malto risultante diventa più scuro. Si può arrivare fino al punto di bruciarlo, producendo così i "malti neri". Il grado di tostatura del malto determina il colore della birra. • Al giorno d'oggi l'additivo principale usato per compensare la dolcezza del malto, è il luppolo. Di questa pianta si utilizzano i fiori femminili non fecondati.

26. La birra Fiori femminili del luppolo per aromatizzare la birra

27. Birra a casa • Il malto e gli altri ingredienti per fare la birra a casa. • Malto 'Premium Lager'. Marca Muntons. Barattolo kg. 1,5. Produce lt. 23. Alcool 3,8, densità finale 1008, amaro IBU 25/35, colore EBC 8/12

28. Birra a casa codice prodotto: MAL 0269 • Malto "Premium Lager". produttore: Muntons. Barattolo contenente kg. 1,5 di malto. Idoneo per produrre 23 litri di birra finita. Zucchero da aggiungere kg. 1, gradazione finale alcool 3,8, densità finale 1008, amaro IBU 25/35, colore EBC 8/12. ATTENZIONE: la confezione contiene una bustina di lievito. • Prezzo Iva inclusa Prezzo: € 13,20