Influencia de la química en el arte pictórico - UAM-I

Influencia de la quı́mica en el arte pictórico
Juan Méndez Vivar
Universidad Autónoma Metropolitana-Iztapalapa, Depto. de Quı́mica,*
Escuela Nacional de Conservación, Restauración y Museografı́a (ENCRyM)**
En este artı́culo se presenta una breve descripción de
la evolución de la pintura como manifestación artı́stica y la importancia que el desarrollo de la quı́mica ha tenido en la sı́ntesis de colorantes y pigmentos nuevos.
Recibido: 3 noviembre 2009.
Aceptado: 24 noviembre 2009.
Introducción
Las manifestaciones artı́sticas son inherentes al ser
humano, por lo que el impacto visual de la naturaleza en nuestros antepasados remotos los condujo a recrear su entorno y narrar para la posteridad el mundo en que vivieron. Los primeros intentos consistieron en el tallado y pintado de rocas con carbón, tiza (del náhuatl tizatl: tizne (ceniza) y atl (agua));
también conocido como yeso o gis) o cualquier otro
material a su alcance; la premisa era dar testimonio de actividades tales como la caza y la pesca, sin
saber que empezaban a experimentar en el terreno
del arte.
Los pintores ancestrales
Los primeros pintores usaron pigmentos inorgánicos para decorar cavernas, tal es el caso del arte rupestre encontrado en Altamira (España), que data de aproximadamente 15,000 años a. de C. (ver
Fig. 1; las figuras se pueden ver a colores en la versión electrónica de Contactos y en el dorso de este ejemplar). Entre los materiales empleados están
Ha transcurrido mucho tiempo desde que los aprendices de pintor en la Edad Media y el Renacimiento tenı́an como parte de sus funciones moler pacientemente los pigmentos en un mortero. Todavı́a en
el siglo XVIII la mayorı́a de los artistas acondicionaba sus propios pigmentos, manteniendo una relación cercana con la materia prima de sus obras.
En la actualidad la gama de pigmentos y colorantes es casi infinita comparada con las opciones que
tenı́an los artistas de las culturas egipcia, griega o
maya, o las de los pintores medievales. Gracias a la
experimentación de los quı́micos (incluyendo los alquimistas), el comercio y el ingenio de los artistas,
actualmente existe una industria especializada dedicada al campo de la pintura artı́stica. Si bien la labor
del artista, aparte de su creatividad y talento incluye el ajustar las propiedades de las pinturas comerciales agregando agentes secantes o aglutinantes tales como cera, polvo de mármol o carbonato de calcio para darle consistencia al material.
Figura 1. Fragmento de arte rupestre proveniente de las
cavernas de Altamira en España (aprox. 15,000 a. de C.)
los óxidos de hierro de tonos rojizos, el carbón y el
dióxido de manganeso (MnO2 ) de color café obscuro que se encuentra presente en el mineral pirolusita. Algunas de las civilizaciones más antiguas como las de los egipcios emplearon los primeros pigmentos inorgánicos sintéticos, que aún pueden observarse en tumbas o frisos (ver Fig. 2). Posteriormente
los griegos también usaron pigmentos en la decoración, aunque en este caso, la mayorı́a de los colores se han perdido.
* Av. San Rafael Atlixco No. 186, Col. Vicentina México,
D. F. 09340.
** INAH, Calle General Anaya No. 187, Col. San Diego Churubusco, México, D. F. 04120 (enero-diciembre de 2009).
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ble hasta nuestros dı́as, ha demostrado que el pigmento es muy resistente a los agentes quı́micos atmosféricos (ver Fig. 3). El uso de técnicas de análi-
Figura 2. Detalle de frisos decorados con pigmentos minerales. Templo de la Reina Hatshepsut en Deir el Bahari, Egipto.
Entre los ejemplos que se pueden citar de los pigmentos antiguos están el azul de ultramar, que proviene
del lapislázuli, una piedra semipreciosa común en las
minas de Afganistán. Otros ejemplos son el del carbonato de calcio (CaCO3 ) de color blanco, aunque
con una capacidad cubriente pobre, o el color blanco de plomo ((PbCO3 )2 · Pb(OH)2 ) (Wiberg, y Holleman, 2001) obtenido a partir de plomo y vinagre por los antiguos griegos, que empezó a reemplazarse a partir de 1830 por el color blanco de zinc
(ZnO), debido a su toxicidad (C. Kafetzopoulos et
al., 2006). En ambos casos, conforme pasa el tiempo se forman sulfuros debido a la presencia de H2S
en la atmósfera del medio ambiente, es decir, ocurren reacciones quı́micas, pero el PbS formado por
la reacción es de color negro, mientras que el ZnS sigue siendo blanco, por lo que la reacción no representa ningún problema.
Actualmente el color blanco empleado tanto en
la pintura artı́stica como en otros ámbitos comerciales es el blanco de titanio (TiO2 ) que tiene
una excelente capacidad para cubrir una superficie. Los Mayas también acostumbraban decorar objetos de cerámica, esculturas, murales y probablemente también textiles con el llamado “azul Maya”, que se compone del colorante orgánico azul ı́ndigo, enlazado quı́micamente a la arcilla paligorskita
((Mg, Al)2 Si4 O10 (OH)·4(H2 O)). Antes de 1960 se ignoraba que la paligorskita existiera en la región Maya, pero en esa década se identificó en un cenote cercano a Sacalum (Yucatán), y en el año 2005 en otro
cenote cercano a Ticul, en la misma región (D. E. Arnold, 2005). La permanencia del color azul, impeca-
Figura 3. Mural colorido que contiene el pigmento “azul
Maya”.
sis tales como la microscopı́a electrónica de barrido y la espectroscopia de energı́a dispersiva de rayos X han demostrado que la mezcla empleada consiste de tres ingredientes: copal (resina usada tradicionalmente como incienso) azul ı́ndigo y paligorskita que se calentaban para preparar el pigmento (J.
Kemsley, 2008). Otras culturas prehispánicas del Altiplano Central como la de los aztecas también emplearon una gran cantidad de pigmentos para decorar vasijas, esculturas y murales (J. Méndez, 2002).
La pintura como arte
El color que percibimos en nuestro entorno, ası́ como en las pinturas como obras de arte son el resulta-
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do de lo que se denomina una mezcla sustractiva de
colores. En 1855 James Clerk Maxwell explicó que
un objeto de color rojo es aquel que absorbe o sustrae los colores verde y azul (y todos los demás colores intermedios y adyacentes en el espectro visible) y refleja solamente el color rojo. Estas conclusiones fueron complementarias a una serie de experimentos que realizó utilizando discos giratorios pintados con los tres colores básicos: rojo, verde y azul.
En este caso la mezcla de los tres colores al hacer
girar los discos sintetizaba o producı́a la luz blanca. A partir de lo anterior, se dice que la producción de un color mediante la mezcla de pigmentos es
sustractiva, mientras que la mezcla de haces luminosos de diferentes longitudes de onda (colores) es aditiva, ya que produce una luz blanca.
Las primeras pinturas al óleo realizadas por artistas
cuyos nombres han trascendido hasta nuestros dı́as
datan de la civilizaciones desarrolladas en la zona
del Mediterráneo. Entre las primeras técnicas desarrolladas están la denominada encáustica, que consiste en una mezcla de cera de abeja caliente con pigmentos minerales tales como óxidos de hierro, cobre y manganeso. También se empezó a pintar al
temple, que consiste en mezclar los pigmentos con
huevo, agua y un aceite vegetal. Uno de los aspectos más importantes de la pintura es el tiempo de
secado, que no debe ser demasiado largo para poder aplicar capas sucesivas, y el otro la permanencia del color. Ambos fueron estudiados concienzudamente preparando mezclas de los ingredientes antes mencionados en diferentes proporciones e incorporando otros nuevos hasta obtener las caracterı́sticas deseadas (ver Fig. 4).
La calidad de los pigmentos
La dispersión de la luz producida por los objetos es
un factor importante en la percepción del color, siendo mayor la dispersión cuanto más pequeños son
dichos objetos. Algunos ejemplos que ilustran esta afirmación es el cambio de color que se observa cuando se muele una pieza de vidrio colorido. Entre menor es el tamaño de los fragmentos, más pálido es el color de los mismos. De igual manera, el tamaño de grano de un pigmento influye en el matiz del mismo; cuanto más fino es el polvo obtenido, más pálido es el color. Este factor lo explotaron los comerciantes y pintores medievales, tasando el valor comercial de los pigmentos en función de
sus tonalidades.
Se atribuye al pintor flamenco Jan van Eyck el desa-
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Figura 4. La carta amorosa (François Clouet, 1570). Óleo
sobre papel montado sobre madera.
rrollo de un medio estable para la pintura al óleo, a
base de aceite de linaza en el siglo XV (R. Mullin,
2007). Se considera que su obra “Giovanni Arnolfini
y su esposa” realizada en 1434 (ver Fig. 5) que se encuentra en la National Gallery de Londres es un parteaguas en el campo de la pintura al óleo, en cuanto que fue una de las primeras en que se empleó el
aceite de linaza como medio dispersante. Por otro lado, la obra es una muestra de la gama de los colores
que caracterizaron a los óleos renacentistas del norte de Europa.
El color depende de la composición
quı́mica
La gran variedad de pigmentos conocidos en la actualidad ha resultado, en gran medida, de la actividad industrial. Ası́, los colores azules provenientes de
compuestos de cobre se empezaron a aplicar buscando alternativas a los costosos pigmentos azules de los
siglos XV a XVIII (P. Ball, 2009). Posteriormente estos a su vez fueron reemplazados por el azul de Prusia, que fue desarrollado y aplicado principalmente a la industria del teñido de fibras. La gama de
matices rojizos y anaranjados derivados de óxidos
de hierro producidos en el laboratorio se descubrieron gracias a la producción a nivel industrial de ácido sulfúrico, que como reactivo barato se usaba para blanquear textiles. Estos son solo algunos ejemplos de cómo el desarrollo de la quı́mica y los procesos quı́micos han aportado materiales nuevos puestos a disposición de los artistas (ver Fig. 6).
La asociación formal entre quı́mica y arte data de hace varios cientos de años. Se sabe que el quı́mico
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Figura 6. Festı́n de los Dioses (Giovanni Bellini, 1514).
Óleo sobre lienzo.
Figura 5. Giovanni Arnolfini y su esposa (Jan van Eyck,
1434). Óleo sobre madera.
Michael Faraday (1791–1867) aconsejaba al destacado pintor Joseph M. W. Turner (1775–1851), ambos
de nacionalidad inglesa, sobre los pigmentos a usar
en sus óleos y acurarelas. Por otro lado el investigador alemán Friedrich Wilhelm Ostwald (1853–1932),
ganador del Premio Nobel de Quı́mica en 1909 colaboró con la industria de pinturas de su paı́s en la
década 1920, e incluso desarrolló una teorı́a del color.
Resulta interesante saber que Ostwald desde niño incursionó en la pintura, de la cual era un aficionado y fabricaba sus propios pigmentos.
El grado de especialización alcanzado en la época contemporánea ha conducido en muchos casos a
una visión limitada del quehacer diario. Un caso interesante, en lo que se refiere a un artista que desdeñó la importancia del conocimiento de las propiedades quı́micas de los materiales empleados en
sus obras fue Mark Rothko (1903–1970). Rothko
pintó una serie de murales sobre la Pasión de Cristo que obsequió a la Universidad de Harvard en 1962
y se instalaron en una sala del Holyoke Center en esa
institución. Al cabo de cinco años de haber sido terminados y colocados, los murales (valuados en aproximadamente 100,000 dólares al momento de su ejecución) ya estaban muy deteriorados, y en 1979 se
tuvieron que desmontar, pues los colores que originalmente eran rosa oscuro y rojo carmı́n se tornaron en azul claro. En parte el problema de la transformación de los colores se debió a la falta de criterio al momento de seleccionar la materia prima para
la obra. Uno de los colorantes empleados fue el “rojo de litol” compuesto orgánico sintético del siglo
XX. Actualmente se ha descartado su uso como material artı́stico, pero en aquel entonces probablemente era barato y visualmente atractivo. Los pigmentos rojos de uso seguro y que perduran con el tiempo son inorgánicos, entre los que se pueden mencionar el rojo cadmio y el óxido de hierro. Al parecer, cuando Rothko querı́a un color rojo se fijaba en
el matiz, no en la composición quı́mica. La conservadora Marjorie B. Cohn declaró una “completa ignorancia o indiferencia de Rothko por los requisitos más elementales para la permanencia de un cuadro” (M. B. Cohn, 1998). Seguramente nosotros hemos presenciado en nuestro entorno casos como éste.
Pigmentos orgánicos e inorgánicos
Los primeros pigmentos empleados en la pintura
eran de origen mineral; especı́ficamente provenı́an de
la tierra y se molı́an hasta obtener polvos finos. Los
colores de los pigmentos se deben a la presencia de iones metálicos, de los cuales los más comúnmente em-
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Figura 7. Tabla Periódica de los elementos. Los elementos de transición se encuentran en la parte central.
pleados han sido el cobalto (Co), el cadmio (Cd) y
el cromo (Cr), los cuales forman parte de los llamados “metales de transición” de la Tabla Periódica (ver Fig. 7).
La razón por la que los metales de transición producen color se debe a que las transiciones electrónicas de sus iones ocurren en la región visible del espectro electromagnético. Sin embargo los iones metálicos no son los únicos responsables del color, también influyen los aniones que los rodean. En otras palabras, el color realmente se debe al llamado “campo cristalino”, que no es otra cosa sino el conjunto
de cationes (iones metálicos de Fe, Co, Cu, etc.) rodeados por aniones (óxidos, hidróxidos, sulfuros, cianuros, etc.) formando arreglos geométricos especı́ficos en los compuestos quı́micos cristalinos que forman (A. F. Wells, 1984).
Los colores empleados han variado a lo largo de la
historia. En la gran mayorı́a de los casos se han eliminado aquellos que contienen metales pesados; sin embargo algunos como los que contienen cadmio son
muy apreciados y caros por sus tonalidades que van
de rojas a amarillas. En la literatura aparecen des-
critos detalladamente los procedimientos para obtener algunos colorantes, tales como el sulfuro de cadmio, que si bien existe en la naturaleza como pigmento y se ha usado durante más de 2000 años, fue el primer colorante amarillo sintético a base de cadmio, y
lo obtuvo Gay-Lussac (J. L. Gay–Lussac, 1818). Este colorante tiene la gran ventaja de ser estable frente
al sulfuro de hidrógeno (H2 S), un contaminante presente en las grandes ciudades que representa un grave problema para las galerı́as de arte, ya que el color amarillo puede obscurecerse gradualmente hasta quedar prácticamente negro.
El azul de Prusia fue uno de los primeros pigmentos inorgánicos sintéticos, obtenido en 1706 en
Berlı́n (Alemania) por Johann Jacob Diesbach. Entre los pintores artistas se le conoce como azul Parisino. La fórmula quı́mica del azul de Prusia es
Fe7 (CN)18 (H2 O)x , donde 14 ≤ x ≤ 16. Transcurrieron varias décadas antes de poder establecer su estructura y fórmula, debido a tres factores:
1. el pigmento es muy insoluble (lo cual es un inconveniente, porque para realizar un análisis cristalográfico con el fin de determinar su estructu-
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ra, el compuesto debe disolverse y posteriormente formar un cristal),
2. el método de sı́ntesis original producı́a un pigmento impuro y
3. aún siendo puro, el pigmento tiene una estructura
compleja.
La composición de un cristal de este pigmento consiste en un conjunto de iones hierro con números
de oxidación +2 y +3, entrelazados mediante iones cianuro, es decir, enlaces Fe+2 –CN–Fe+3 , donde las distancias Fe+2 − C son de 0.192 nm y las distancias Fe+3 − N son de 0.203 nm. La transferencia de un electrón desde un ion Fe+2 hacia el otro
lado de un “puente” cianuro, a un ion Fe+3 produce una absorción de luz roja y a cambio refleja el intenso color azul que caracteriza a este pigmento.
Los tonos anaranjados de pigmentos inorgánicos
están compuestos de dos sulfuros de arsénico, el amarillo oropimente (As2 S3 ) y el naranja rojizo rejalgar (As4 S4 ). Ambos existen mezclados en la naturaleza y eran separados y vendidos como dos colorantes diferentes por los venecianos en el siglo XVI (L.
R. Ember, 2006).
El pigmento color bermellón es el compuesto sulfuro mercúrico (HgS) que se encuentra en el mineral cinabrio, al que los pintores respetan profundamente porque su uso inadecuado puede conducir
a una tragedia en sus obras, debido a que los iones mercurio se pueden rearreglar dentro de la estructura cristalina inicial que en el cinabrio es romboédrica, para formar metacinabrio cuya estructura es cúbica (A. F. Wells, 1984). Este último absorbe luz roja, azul y verde, puede tornarse en un color negro, siendo esto fatal si el proceso ocurre sobre un lienzo ya terminado.
Los colorantes orgánicos también se han usado durante mucho tiempo, pero a diferencia de
los inorgánicos provienen de moluscos e insectos ası́ como de las hojas, flores y raı́ces de las plantas. La impregnación de dichos colorantes en minerales como los aluminosilicatos produjo las
llamadas “lacas”.
Los colorantes orgánicos azul y verde de ftalocianina requieren de grandes cantidades de aceite para disolverse y por lo tanto producen pinturas muy aguadas y casi transparentes, por lo que es necesario estabilizarlas agregándoles compuestos de aluminio para
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formar pigmentos. En la literatura se puede encontrar la descripción detallada del procedimiento para
sintetizar el azul de ftalocianina de cobre, por ejemplo (I. S. Butler y R. J. Furbacher, 1985).
El diseño de nuevos colores
La búsqueda de colores artificiales estimuló el avance
de la quı́mica durante el siglo XIX, época en que muc,
chas compañı́as entre las que destacaron BASF
c
c
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Bayer , Hoechst , Ciba–Geigy , ICI , que iniciaron sus actividades como fabricantes de pigmentos sintéticos. En el campo de la fotografı́a y las impresiones en color en papel nacieron compañı́as coc y Xerox
c.
mo Kodak
En 1954 el artista francés Yves Klein predijo: “Creo
que en el futuro, la gente empezará a hacer cuadros en un solo color, y a pintar nada más que puro color”. La importancia que Klein dio al color per
se provino en gran medida de la sı́ntesis de colores obtenidos ex-profeso mediante reacciones quı́micas. Al año siguiente, como fruto de la colaboración entre el artista y Edouard Adam, un vendedor de pinturas de Parı́s, presentó una exposición
llamada “Proclamación de la época azul” que incluı́a 11 cuadros (P. Ball, 2009). Este acontecimiento
marcó el nacimiento de una técnica pictórica inspirada en el desarrollo tecnológico, además de las condiciones sociales y económicas, que siempre influyen
en un artista.
Uno de los compuestos orgánicos sintéticos obtenidos
durante el siglo XX con mayor éxito comercial es la
quinocridona (C2 0H12 N2 O2 ), un polvo de color rojo
usado como pigmento (ver Fig. 8).
Figura 8. Molécula de quinacridona.
Por analogı́a todos los demás compuestos que se derivan de esta estructura se denominan quinocridonas. Estos pigmentos tienen tonalidades que varı́an
entre rojo obscuro y violeta, una excelente durabilidad y se utilizan en recubrimientos industriales y
pintura automotriz. Por supuesto, también se emplean en las preparaciones de pinturas para artistas, incluyendo óleos, acrı́licos (éstos últimos desa-
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rrollados en el siglo XX y tienen la ventaja de secar rápidamente) y acuarelas (ver Fig. 9).
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Bibliografı́a
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12. E. Wiberg, A. F. Holleman, Inorganic Chemistry, Elsevier, 2001.
cs
Figura 9. Cicada (Jasper Johns, 1979). Acuarela, crayón
y grafito sobre papel.
Comentarios finales La pintura como arte ha evolucionado gracias a un conjunto complejo de factores socioculturales, pero también gracias al avance
de la quı́mica, ciencia que ha proporcionado nuevos compuestos orgánicos e inorgánicos, principalmente en los últimos trescientos años. Afortunadamente, la diversidad de materiales disponibles hoy
en dı́a para los artistas no implica la desaparición de
otros que han sido utilizados tradicionalmente desde el siglo XV, o antes. Ante todo, uno de los criterios más importantes es la permanencia del color, por lo que los materiales perdurables siguen
siendo reconocidos y continúan iluminando nuestro
entorno.