La Química aplicada a la cerámica

LA QUÍMICA APLICADA A LA CERÁMICA
V. ARMENTEROS, D. COSTA, A. GIMENO, J. PEÑA, D. ROYO
I.E.S Francisco Grande Covián. C/ Tomás Higuera 60. 50.002 Zaragoza.
RESUMEN
Nos proponemos explicar en este trabajo como los artesanos griegos, romanos y
árabes desde un punto de vista experimental, tenían nociones químicas y físicas de
indudable profundidad que les permitieron fabricar objetos de gran valor artístico.
Palabras clave: Peptización, decantación, oxidación, reducción, vidriado.
INTRODUCCIÓN
La cerámica aparece alrededor de 15.000 a 10.000 años a.d.C en el amanecer del
neolítico. Los nómadas conocieron la cerámica pero no la usaron porque era demasiado
frágil. La cerámica fue casi un símbolo de la vida sedentaria y un exponente
fundamental del arte popular, ya que los hombres primitivos desde que empezaron a
fabricar vasijas de barro iniciaron las técnicas decorativas buscando la perfección
artística y el sentido estético.
Desde un punto de vista tecnológico, la cerámica se ha considerado como el
primer material sintético producido por el hombre, una piedra artificial, al cambiar las
propiedades tanto físicas como químicas por efecto de la cocción. Son estas propiedades
las que hacen a la cerámica tan útil a los arqueólogos, ya que si una vasija se rompe, los
fragmentos son más duraderos que las propias piedras y nos refieren la historia, porque
la cerámica cubre todo el período de la historia escrita, permitiendo un conocimiento
retrospectivo tanto de su técnica, de sus ciudades, de sus cambios culturales, de su
prosperidad económica y sus vicisitudes históricas.
La confección de las vasijas no fue privativa de ciertas razas o países, sino que
fue algo que no pudo por menos de suceder debido al inevitable contacto del hombre
con la naturaleza. En todas partes se produjo el mismo esquema de desarrollo y se
puede comprobar que las cerámicas procedentes de las civilizaciones Azteca y Maya
son similares a las de Egipto y Mesopotamia.
Las reacciones redox en la confección de los vasos griegos
Del estudio de los vasos griegos se deduce que sus artesanos tenían
conocimientos físico-químicos adquiridos experimentalmente, que les permitieron
obtener objetos de gran valor artístico.
Los vasos griegos alcanzaron su apogeo tanto en técnica como en decoración en
los siglos VI al V a.d.C.
El vaso es poroso y de resistencia mecánica pequeña. El vaso es el producto final
de un largo proceso cerámico en el que hay que distinguir dos etapas, su confección y
su decoración posterior.
Las investigaciones de Rayos X y microscopio electrónico nos permiten
conocer las etapas de su elaboración:
1.- Elección de una arcilla muy plástica y de gran resistencia lo que les
permitía moldear con herramientas sencillas vasijas tan altas como un hombre sin
peligro de deformación o rotura,
2.- Peptización de las arcillas por la acción del carbonato de potasio
contenido en las cenizas de madera o del carbonato sódico procedente de las
cenizas de algas marinas.
3.- Lavado y sedimentación de las distintas fracciones de tamaño de grano
por sedimentación. La fracción más gruesa se despreciaba. La fracción que se
depositaba sobre la anterior y que constituía un sedimento denso era la empleada
para la fabricación de los vasos. Solamente la fracción más fina que sobrenadaba
en la suspensión proporcionaba el barniz idóneo para la pintura.
4.- Modelado del vaso, secado y pulido después para aplicar la capa de
pintura, que tras la cocción adquiere un hermoso brillo aterciopelado.
5.- Aplicación de la pintura en las zonas que se decoraban, con la
aplicación de la fracción más fina de la arcilla hasta un espesor de 20-40µ.
6.- La última etapa era la cocción, la más interesante químicamente.
El Horno de alfarero antiguo (de 3 m de altura)
Los tres periodos de la cerámica griega son:
-
Geométrico
El orientalizante
El ático
El estilo geométrico:
Se caracteriza por el predominio de la recta sobre la curva en la
ornamentación y se llena toda la superficie con grecas, cruces gamadas,
ajedrezados, rectángulos, etc. Sin dejar ningún espacio vacío.
Estilo orientalizante:
Predomina durante el s VII y parte del VI a.d.C.
Se caracteriza porque en los vasos aparecen elementos vegetales como la flor de
loto, la palmera y figuras de animales como el león, la pantera y el ciervo.
El estilo ático:
Es el de máximo esplendor de la cerámica griega. En este estilo los
motivos ornamentales de los estilos geométrico y orientalizante juegan un papel
secundario y son reemplazados por la figura humana.
-
Figuras negras con fondo rojo
-
Figuras rojas con fondo negro
En estas últimas la figura humana aparece con mayor naturalidad, gracia y
movimiento.
Figuras negras sobre fondo rojo
El hermoso contraste cromático negro-rojo únicamente pudo lograrse
cuando los ceramistas griegos llegaron a alcanzar el conocimiento empírico de las
atmósferas oxidantes y reductoras y supieron fabricar los hornos adecuados y
llevar el proceso de cocción de forma que en el interior del horno reinase una
atmósfera oxidante o reductora según las conveniencias.
El proceso de cocción en el caso de las figuras negras se desarrolla en
tres etapas:
1ª .-La cocción se hacia a unos 840º C en exceso de aire con atmósfera
oxidante y toda la superficie del vaso incluida la pintada tomaba color rojo
debido al óxido Fe2O3.
2ª.- A continuación el ceramista obstruía la entrada de aire y la salida de
gases, poniendo una leña muy resinosa conseguía una atmósfera reductora a 840º
C durante 10 minutos, originándose monóxido de carbono CO que reducía el
óxido férrico a óxido ferroso-férrico de color negro. Toda la superficie del vaso
aparecía negra.
3ª.- Luego se abría la entrada de aire y se daba salida a los gases de
combustión y se cocía de nuevo elevando la temperatura a 860º C en atmósfera
oxidante. Se producía una reoxidación y quedaba rojo lo que tenía que ser rojo y
negro lo que tenía que ser negro.
Las fotografías tomadas con el microscopio electrónico de las superficies
rojas y negras de los vasos griegos, demuestran que las superficies de color rojo
terracota son toscas por ser de grano grueso y por eso se mantienen porosas y el
oxígeno puede pasar a través de estos poros y oxidar el Fe3O4 negro y
transformarlo en Fe2O3 rojo durante la cocción. Por el contrario, las superficies
pintadas son de grano más fino, sinterizan mucho más durante la cocción y no
permiten el paso del oxígeno, resisten la reoxidación y permanecen negras.
Figuras rojas sobre fondo negro
Para explicar la confección de los vasos rojos, no sólo hay que tener en
cuenta el tamaño de grano, sino también la naturaleza de las arcillas.
Los ceramistas griegos conocían el distinto comportamiento de dos clases
de arcilla, la ilita que hoy día sabemos que contiene K que actúa como fundente y
no puede reoxidarse permaneciendo negra, y la caolinita que no tiene K y
permite la reoxidación permaneciendo porosa.
Así las zonas negras las pintaban con ilita y las rojas con caolinita.
Importancia de los vasos griegos en el comercio de Atenas
Los vasos griegos representan un ejemplo de lo que una tecnología química
avanzada, al servicio del arte, puede significar en la economía de un país. Los
vasos griegos supusieron una fuerte partida en la balanza de pagos de Atenas. Los
atenienses consumían de 100.000 a 150.000 toneladas de cereales al año a razón
800 a 1.500 gramos de harina por cabeza y día, junto con otras importaciones de
pescado seco y salado. Ellos exportaban aceite, vino y productos manufacturados
entre los cuales estaban los vasos cerámicos, que representaban aproximadamente
la mitad de la exportación total.
La cerámica griega dominó los mercados de ultramar, y no es de extrañar
que vasos griegos hayan aparecido en el sur de Rusia.
La importancia de los talleres cerámicos en Atenas fue grande y un barrio
entero recibió el nombre de Keramicos. La producción de estos talleres era
estrictamente artesana; pero después de la guerra del Peloponeso se intentó
desarrollar una industria utilizando la mano de obra de los esclavos; pero la
calidad de los productos fue mucho peor que cuando en los talleres trabajaban
obreros libres.
Los griegos fabricaron también unas vasijas llamadas crateras que tenían
la capa interior impermeabilizada de pintura negra y que utilizaban para mezclar
el vino con el agua ya que beber vino puro y sin mezclar era “costumbre bárbara
y no de griegos”.
Terra Sigillata
Esta posee una cubierta muy densa de espesor entre 10 y 30µ de color rojo
obtenida por cocción oxidante alrededor de 950º C.
Las vasijas no se pintaban sino que se recubrían de una capa de arcilla muy
fina por inmersión en una suspensión adecuada (densidad 1,05-1,10) de arcilla o
regándolas con la misma. Esta cubierta al cocer sinterizaba fuertemente
adquiriendo un brillo mate característico que se debe a que las laminillas de las
arcillas caolinita e ilita se depositaban paralelamente a la superficie y esta
disposición ordenada perduraba después de la cocción y originaba dicho brillo.
Los romanos fueron un pueblo extraordinariamente muy prácticos y así,
aunque los vasos de Terra sigillata no alcanzaron la belleza de los vasos griegos,
se podían utilizar como batería de cocina por tener una cubierta dura y no porosa.
Se fabricaron masivamente y por eso se encuentran abundantes en las
excavaciones arqueológicas.
Loza Vidriada
La invasión musulmana creó en España el arte de la cerámica hispanoárabe que conoció aquí y en el resto de Europa una época de esplendor que duró
varios siglos.
Después de la monotonía de la cerámica romana y de la invasión visigótica
que no trae nada nuevo ni técnica ni artísticamente a la cerámica, la influencia
árabe impregnará la cerámica española y europea.
Las nuevas técnicas árabes se añadirán a la fabricación de la
tradicional
cerámica ibérica.
1ª técnica introducida para impermeabilizar las vasijas fue el vidriado
transparente e incoloro de un baño de PbS. Y para conseguir el color se añaden
los óxidos de Fe (rojo), de Cu (verde), de Co azul, de Mn (violeta, pardo, negro)
y de Sb (amarillo).
2ª técnica s.IX fue el vidriado de SnO al que se añade color. El polvo de
SnO se disuelve en agua y se sumerge en esta suspensión la pieza y después de
unos minutos de sacarla aparece su superficie pulvurulenta que se pinta con un
pincel.
Este vidriado pulverulento presenta el inconveniente de que absorbe
inmediatamente la pintura y por eso resulta imposible hacer el menor retoque.
Otro inconveniente de este tipo de loza llamado de gran fuego es la elevada
temperatura de cocción del vidriado estannifero, alrededor de 1000º C. Los
ceramistas aprendieron pronto a base de fracasos que los óxidos colorantes no
pueden soporta esa temperatura y se descomponen. En esta técnica la gama de
colores queda muy restringida.
La cerámica vidriada a base de plomo o de estaño es característica de la
Edad Media, la de los pavimentos antiguos en los países que no conocían el
mármol y la de las vajillas y vasos que alcanzaron su perfección en el s.XVI.
Las dificultades de gran fuego se resulten a mitad del s.XVIII mediante una
nueva técnica de pequeño fuego que introduce un compuesto químico de carácter
fundente y una cocción suplementaria. Se empieza por cocer el vidriado
depositado sobre la pieza porosa y sobre el vidriado ya cocido se pinta la
decoración mediante un fundente incoloro mezclado con los colores deseados a
una temperatura más baja de unos 750º - 800º C, en que los óxidos ya no se
descomponen y la gama cromática es mucho mas variada. Así se consigue por
ejemplo el rosa carmín producido por la púrpura de Cassius imposible de obtener
a altas temperaturas.
Cerámica de cuerda seca
Es una técnica típicamente española.
La línea o cuerda seca se pintaba con óxido de manganeso diluido en
esencia de trementina e impedía que el barniz se corriese de unas zonas a otras.
Cerámica de reflejos metálicos
Muy importante es la contribución que la química ha hecho al desarrollo de
la última técnica cerámica hispano-árabe, la de reflejos metálicos.
Según las investigaciones realizadas el proceso podría ser:
1-Se decantaban las arcillas, se amasaban y purificaban.
2-Se modelaba la pieza, secaba al sol y se hacía la 1ª cocción.
3-Después un vidriado blanco de Pb y Sn mezclados con un fundente.
4-Se pintaba de azul con el CoO y se hacía la 2ª cocción a 990º C.
5-Luego se pintaban con pincel las zonas que iban a ser decoradas con sulfuros de
Cu y Ag desleídos en vinagre.
6-Por último se hacía una 3ª cocción entre 650-500º C utilizando leña menuda de
(brezo, retama, romero..) y cerrando los orificios de salida de gases para tener una
atmósfera reductora y así reducir los óxidos de Cu y Ag y producir los reflejos
metálicos.
Esta técnica se desarrollo en Almería y Málaga y posteriormente en
Manises.
La loza dorada de Manises se manufacturó en la segunda mitad del s. XIV
y su éxito se debió a la decidida protección de la familia Boil que controlaba las
alfarerías de Manises y a los favorables tratados comerciales de Jaime II que
facilitaron la exportación a países ribereños del Mediterráneo. Hoy día aparecen
piezas de Manises en el Cairo y en regiones turcas y bizantinas de Asia Menor.
Para Europa se fabricaron platos con el escudo heráldico de familias nobles de
Italia, Francia, Flandes, etc.
En contrapartida España recibía a través del puerto de Sevilla la cerámica
italiana de Florencia y Venecia que fue copiada en Talavera de la Reina y otras
alfarerías.
BIBLIOGRAFÍA
Historia Universal del Arte. Editorial Planeta. Tomos I y II.
Ainaud de Lasarte, J. (1952): Ars Hispaniae (Madrid: Editorial Plus
Ultra) Tomo X, p.38
Aleixandre Ferrandis,V (1973) La cerámica en la tecnología moderna. Anales de
la Real Academia de Farmacia, 39,4.
Salmang, H: Fundamentos físico-químicos de la fabricación de la cerámica y el
vidrio. (Madrid: Aguilar) p.153.