making madder lake/preparando la lacca di robbia

[claudio]

Qual è il periodo migliore per la raccolta della radice di robbia? Penso che anche questo fattore abbia una grande importanza.

Riguardo al bagno "depurativo" in aceto, penso che questa sia una fase importante, stando al procedimento indicato da Sacconi. Tuttavia bisognerebbe conoscere qualcosa di più anche su altri possibili metodi di estrazione.

[Giuliano]

Non credo che ci sia attinenza.
Se non viene fatto questo processo con aceto rimarranno poi nella vernice finale la parte gommosa ed il glucosio con relativi effetti collaterali che non so quantificare. [...]

Il riferimento alla temperatura della robbia in bagno di potassa riguarda un'altra faccenda ed è chiarito da Rubio stesso nella descrizione a lato della foto:
"Non superare i 45°. Se raggiunge la tenperatura di 50° per un breve periodo non ci sarà nessun danno. Sopra quella temperatura la parte del carboidrato della catena dell'alizarina si romperà, con conseguente pigmento meno trasparente e con troppa tendenza verso il colore marrone."
Ciao.

già, ma sia il glucosio che la gomma sono carboidrati. Di qui il mio dubbio, se li elimini non c'è niente da rompere... il lavaggio in aceto viene infatti usato nell'estrazione in alcool bollente. Il tutto accresce i miei sospetti. Comunque vedremo cosa viene fuori, tanto ne ho altra!

A proposito, non ho il Sacconi qui con me, come estrae il colore?

[Giuliano]

filtraggio della robbia/madder filtration

[it] si sta rivelando più lungo del previsto. Forse la federa che ho usato è di un cotone troppo fitto. Anche passando il filtrato con una carta da filtro rapida il processo è lento, e non credo che sia l'aver dimenticato di togliere il grosso con un primo passaggio per un setaccio.
Ecco le foto:

[en] it is taking longer than I thought. Perhaps the cotton of the pillowcase I used is too strong. Even taking the filtrate through a rapid filter paper takes a long time, I do not believe that this is owed to the lack of a first passage trhough the sieve.
Here are the images:





[it] sto ripassando il filtrato, man mano che viene, con un filtro rapido per eliminare tutto il sedimento della radice.
Per passare il tempo vi mostro il sapone che ho fatto l'altroieri e oggi rimesso nelle forme:

[en] I am refiltering the filtrate with a rapid filter paper to get rid of all the root sediment.
To kill time I show you the soap, made two days ago and remoulded today:

[Giuliano]

La carta da filtro rapida? E' la prima volta che la sento. Dove la si compra?
Forse è una carta da filtro sufficientemente fina, tipo il filtro per il caffè americano?

un fornitore di materiale da laboratorio deve avere varii tipi di carta da filtro, inclusa quella rapida, che ha una capacità filtrante inferiore ma per il nostro uso (residui relativamente grossi) credo sia adeguata. Artiglass.it, per esempio, dispone di varie misure, sino a 185mm se circolare e anche fogli da 50x50cm! Il problema può essere la minima ordinazione, ma avendo bisogno di parecchi barattoli, cilindri misuratori e altre cose, non ho avuto problemi...
Comunque questa filtrazione sta durando un bel po'... Ho ottenuto un bel liquido di un rosso - per quel che posso vedere... - intensissimo, praticamente nero per spessori superiori a pochi millimetri. Ma pare pure molto limpido. Per riuscire a filtrare il tutto (sono a quasi mezzo litro dal 1.2l iniziale, parecchio perso per evaporazione) ora filtro in parallelo. Il succo dal sacco di tela in due imbuti con rispettivi filtri... Questo porterà la precipitazione coll'allume a domani mattina.

[Giuliano]

precipitation, the froth/precipitazione, la schiuma

[it] questa mattina, alle 8:05, ho finalmente unito la soluzione di allume alla soluzione di radice di robbia. Una formazione di schiuma di gran soddisfazione! Benché, come potete vedere, la soluzione di robbia rimasta dopo due giorni a 40C e il filtraggio fosse solo 600ml, ho comunque mantenuto la dose di acqua e allume richiesta da Rubio.

[en] this morning at 8:05 I have finally mixed the alum solution to the madder root solution. A froth generated causing my utmost satisfaction!
Although the madder root solution after two days at 40C was reduced to 600ml, as you can see, I have kept the water-alum solution in the quantity required by Rubio.







[it] e uno scorpione ha fatto capolino, forse una coincidenza di colore?

[en] a scorpion popped in, perhaps a colour coincidence?

[Giuliano]

Ecco la robbia in mezzo ad altre piante. Le frecce blu indicano delle foglie, quella rossa il gambo e la gialla i frutti:





Ho visto pochi frutti, probabilmente a causa della grave carenza d'acqua.

[aldeo]

Se questo può aiutare gli interessati alla ricerca di questa pianta, dalle mie parti essa é conosciuta come "robinia" e non é difficile trovarla.

[Giuliano]

[it] Questa mattina ho messo la soluzione a decantare avendo aggiunto acqua fresca qba 15 litri. Già ora si vede un deposito piuttosto ingente sul fondo del secchio. Visto il clima caldo, credo che aspetterò sino a martedì per rimuovere metà della soluzione, quando farà più freddo.
Ho anche da segnalare un paio di link:

http://webexhibits.org/pigments/indiv/o ... zarin.html

http://www.fermi.mo.it/progetti/progetto0304e.php

dal primo mi pare che la cottura in acido debole sia uno stadio che non ha nulla a che vedere col metodo da me usato (Rubio). Perché nel metodo Rubio è l'agente precipitante dell'allume, il carbonato di potassio, che viene usato per estrarre il colorante, mentre nel metodo descritto al link di cui sopra è l'acido che estrae il colorante.

dal secondo scopro che è inutile cercare radici vecchie, perché quelle giovani contengono più alizarina! Forse la raccomandazione di usare radici di tre anni è dettata da ragioni di convenienza, dato che le radici giovani sono anche molto fini.

[en] This morning I started the decanting process adding fresh tap water to the madder root precipitation solution to make 15 litres. I can now see a thick precipitate at the bottom of the bucket. Given the hot weather maybe I will wait until Tuesday morning to remove half the water, as it will be cooler then.
Two interesting links to report:

http://webexhibits.org/pigments/indiv/o ... zarin.html

http://www.fermi.mo.it/progetti/progetto0304e.php

from the first one I reckon that the cooking in weak acid is a stage with no bearing on the Rubio method that I used. That's because in the Rubio method it is the potassium carbonate, the precipitating agent of the alum, that is used to extract the colouring matter, whilst in the method of the link above it is the weak acid that is used to this end.

from the second link I learn that there is no point in looking for older roots, as it is the somwhat younger ones that contain more alizarine! Perhaps the recommendation to use three years old roots is based on economical grounds, since younger roots are also much thinner.

[Giuliano]

[it] Ho finalmente finito il lavaggio del precipitato, ma siccome ho anche preparato un altro precipitato dallo scarto della prima infusione, mi limito a elencare alcune regole che ho imparato e a dare una descrizione sommaria dei due processi.

1) si può mantenere la temperatura della mistura (carbonato di potassio/solfato di alluminio e potassio/radice di robbia) a 40C ~ 50C.

2) il precipitato si separa molto rapidamente, sono sufficenti 30 minuti e non le ore di cui parla Rubio (ho anche decantato l'acqua di scarto per confermare questo)

3) per asciugare più rapidamente il precipitato si può mettere il precipitato con la carta da filtro usata per raccoglierlo in una pentola su un fornello elettrico al minimo, prestando attenzione a che la temperatura non salga troppo. Direi 50C max.

4) si può ripetere il processo di estrazione in carbonato di potassio colla poltiglia (pulp) scartata da una prima infusione. Si otterrà così una lacca più chiara, che forse darà toni aranciati.

5) il processo più laborioso è quello della separazione dei residui (poltiglia) della radice dalla soluzione di carbonato di potassio. Personalmente ho complementato la filtrazione attraverso un telo fitto di cotone con la filtrazione con carta da filtro. Dato i due stadi, credo non vi siano problemi se si strizza il sacco di cotone per ottenere la soluzione da passare poi attraverso la carta da filtro. Saranno comunque richiesti più filtri in parallelo, vista la lentezza della filtrazione.

6) Rubio dà una quantità fissa di alluminio potassio solfato pari al carbonato di potassio usato. Io ho aggiunto quanto necessario a che la soluzione diventasse neutra (e per l'estrazione II sono arrivato a una soluzione acida, pH 6 approx.

Estrazione I:

a) 80g radice di robbia finemente macinata + 30g carbonato di potassio + 1200ml acqua di rubinetto (cfr Michelman*) da tenere tra 40 e 50C per 36/48 ore.

b) filtraggio attraverso telo di cotone (federa) fitto. Senza strizzare. Seguito da:

c) filtraggio attraverso carta da filtro rapida. Alcuni filtri necessari, o molto tempo a disposizione...

d) miscelazione con soluzione di 30g alluminio potassio solfato idrato (allume) + 600ml acqua di rubinetto riscaldata a 40C per facilitare la soluzione. Dopo 24 ore ho aggiunto 7g di allume in 100ml per portare il pH a 7 (era ancora basico).

e) attesa di tre giorni per la precipitazione

f) aggiunta di 15 litri d'acqua di rubinetto

g) attesa di 36 ore senza distrurbare il liquido seguita da rimozione di circa 80% del liquido sopra il precipitato. Seguita da aggiunta d'acqua sino a 15 litri totali.

h) Ripetuto il passo precedente ogni qualche ora per un totale di 4 o 5 volte.

i) filtrazione del precipitato con carta da filtro rapida.

j) essicazione su carta da filtro (accelerata in ambiente a 40-50C)

k) triturazione in mortaio, prima a secco, poi con aggiunta di poca acqua distillata

l) essicazione prima su lastra di granito, poi accelerata su carta da filtro come in j, seguita da triturazione finale in mortaio e raccolta in barattolo ermetico.

Estrazione II (solo i passi che differiscono da I):

a) polpa di scarto ottenuta dallo stadio (b) dell'Estrazione I + 30g carbonato di potassio etc.

b) filtraggio attraverso setaccio + telo di cotone fitto (federa) strizzando il telo, seguito da carta da filtro rapida come in Estrazione I.

d & e) miscelazione con 30g di allume + 600ml acqua il tutto tenuto a ~45C per 24 ore, il precipitato appare chiaramente al termine del processo (vedi foto). La reazione è acida (pH 6) quindi non ho aggiunto altro allume.

f & g & h) aggiunta di 8 litri di acqua di rubinetto e decantazione con successivo scarto di 4/5 del liquido superiore ogni 30-60m. Ripetuto 5 o 6 volte.



L'estrazione II dà chiaramente una lacca di robbia più chiara (vedi foto).

Per considerazioni pseudo-quantitative (e un po' gratuite...) vedere un mio intervento successivo.


[* J Michelman, Violin Varnish, pag 85 -
It has been reported that pure aluminum hydroxide is in-
capable of directly forming a lake with alizarine and that the
addition of calcium salts is required for the formation of the lake.]


[en] Finally finished washing the precipitate, but since in the meantime I have made another precipitate from the madder waste from the first infusion, I will just write about some lessons learnt and a summary description of the two processes.
[below: potash = potassium carbonate; alum = aluminium potassium sulfate]

1) it is not harmful to maintain the solution (potash/alum + madder root) at 40 to 50C.

2) the precipitate forms rapidly, it is sufficient to wait 30 minutes and not hours as Rubio writes (I have decanted the waste water to confirm this).

3) to dry rapidly the precipitate this can be put, with the paper filter used to separate it, inside a pan on an electric cooker on its lowest setting, as long as the temperature is not let, say, above 50C.

4) it is possible to repeat the dye extraction in potash on the pulp left over from the first infusion. A lighter lake will come out, perhaps one with more orange tones.

5) the most cumbersome process is the separation of the madder pulp from the potash solution. After the cloth filtration I have used rapid paper filters on the resulting liquid. This second stage probably allows on to wring the cotton bag to get the liquid out in the first stage without the need for a second cotton bag as in the Rubio instructions. The paper filtering will have to be carried with many (two or three) filters in parallel, given the slowness of the process.

6) Rubio gives a fixed quantity for the alum, the same in weight as the potash. I have added a bit more to give a neutral reaction (in the 2nd extraction I got an acidic solution, pH 6 approx.).


Extraction I:

a) 80g madder root finely chopped + 30g potash + 1200ml tap water (see Michelman*) for 36-48 hours at 40C to 50C.

b) filtering through thick cotton bag (a pillow case). No wringing. Followed by:

c) filtering through rapid paper filter. Some filters were required, and a lot of time...

d) mix with 600ml tap water solution of 30g alum at 40C to facilitate solution. After 24 hours added 7g alum in 100ml water to bring the pH to 7 (it was alcaline before).

e) waited three days for precipitation

f) added 15 litres of tap water

g) left the solution undisturbed for 36 hours, followed by removal of 80% of the liquid above the precipitate. Added water to get to 15 litres total.

h) previous step repeated every few hours for four to five times.

i) precipitate filtration using rapid paper filter.

j) drying over paper filter (sped up at 40-50C)

k) mulling in mortar, first dry, then wet with the addition of a little distilled water

l) drying over a granite slab, then accelerated over paper filter as in (j), followed by final dry mulling and storage in air tight jar

Extraction II (only the steps which differ from I):

a) waste pulp from stage (b) of Extraction I + 30g potash etc.

b) filtering through sieve + thick cotton bag wringing the latter to get the liquid out. Followed by filtering with rapid paper filter as in Extr. I.

d & e) mixing with 30g alum + 600ml water solution and kept at approx 45C for 24h. The precipitate appears clearly at the end (see photo). The acidic reaction in this case (pH 6) does not grant for the addition of further alum.

f & g & h) added 8 litres of tap water and decanted for 30-60m followed by removal of top 4/5 of the liquid, repeated 5 to 6 times.

Extraction II clearly gave a lighter lake (see photo).


For pseudo-quantitative (and a bit gratuitous) considerations see a successive post.


[* J Michelman, Violin Varnish, pag 85 -
It has been reported that pure aluminum hydroxide is in-
capable of directly forming a lake with alizarine and that the
addition of calcium salts is required for the formation of the lake.]




radice di robbia rimasta dopo estrazione II/madder root waste after extraction II


Precipitato di Estrazione II/Extraction II precipitate


Triturazione umida di Estrazione I/Wet mulling of extraction I



Precipitato filtrato di Estrazione I/Precipitate filtration of extraction I


Lacca dopo triturazione di Estrazione II/Lake after extraction II mulling


Lacca dopo triturazione di Estrazione I/Lake after extraction I mulling


Triturazione finale di Estrazione II/Final mulling of extraction II


Triturazione finale di Estrazione I/Final mulling of extraction I


Lacca di robbia, a sinistra Estrazione I, a destra II/Madder Lake, left: extraction I, right: extraction II

[claudio]

Giiuliano, mi sembra che il risultato sia eccellente. Grazie per aver condiviso e illustrato tutto quanto il procedimento.

[violino7]

Giuliano, complimenti! Il risultato credo che sia ottimo.

Sarei curioso di vedere il rendimento delle due tonalità di colore sulla vernice finale. Io comunque ho commesso l'errore, credo di averlo già detto, di non aver polverizzato l'essiccato finale ed ovviamente mi sono ritrovato con dei grumi nella vernice. Io pensavo che sarebbe stato facile poi filtrarla, come avviene con quella all'alcool, ma la sua densità è ben diversa.
Mi ricordo, comunque, che sull'essiccato è comparsa una patina bianca, come di salnitro, che mi ha insospettito, ma ho dovuto continuare il procedimento.

Si capisce benissimo la tua preparazione e predisposizione per la chimica. Io, ad esempio, non mi sarei mai sognato di misurare il ph di acidità, nè so del perchè esista la necessità di farlo. Ci potresti dire qualcosa su questo punto e con che strumento avviene la misurazione?

Ciao.

[Giuliano]

Giuliano, complimenti! Il risultato credo che sia ottimo.

Sarei curioso di vedere il rendimento delle due tonalità di colore sulla vernice finale. Io comunque ho commesso l'errore, credo di averlo già detto, di non aver polverizzato l'essiccato finale ed ovviamente mi sono ritrovato con dei grumi nella vernice. Io pensavo che sarebbe stato facile poi filtrarla, come avviene con quella all'alcool, ma la sua densità è ben diversa.
Mi ricordo, comunque, che sull'essiccato è comparsa una patina bianca, come di salnitro, che mi ha insospettito, ma ho dovuto continuare il procedimento.

dai un'occhiata al sito di Rubio, la lacca di robbia va mischiata come tutti i pigmenti da pittura con l'olio di lino, non essendo solubile (se non in acidi, e forse basi forti).

Si capisce benissimo la tua preparazione e predisposizione per la chimica. Io, ad esempio, non mi sarei mai sognato di misurare il ph di acidità, nè so del perchè esista la necessità di farlo. Ci potresti dire qualcosa su questo punto e con che strumento avviene la misurazione?

Ciao.

la chimica non è proprio il mio forte... ma sono un fisico e quindi ho il pallino della ricerca. Non sono nemmeno sicuro che la reazione debba dare un risultato neutro, ma dato che ci arriva vicino immagino che debba essere il risultato da aspettarsi. In medio stat virtus!
Il pH si misura principalmente colle cartine indicatrici (dette anche tornasole). Quelle moderne (a differenza delle tornasole/lithmus papers) sono disponibili in range. Le mie vanno da circa pH 4 a circa pH 10. Sono piuttosto care perché vengono vendute in pacchetti da 100. Ne metterò una foto. Ho anche aggiornato il mio post prec. con altre considerazioni quantitative e la citazione dal Michelman che m'ero dimenticato.

[violino7]

Giuliano, grazie per l'ottima illustrazione del procedimento e per tutti i chiarimenti.

[Giuliano]

Claudio e Violino7, grazie per i complimenti! Ho aggiunto i punti 7 e 8 alle mie ultime considerazioni. Se trovo una lastra di vetro sulla quale far delle prove (non ho del buon legno qui) farò una prova con un pizzico di pigmento e olio di lino cotto (di quello commerciale, non certo da liutaio o pittore). Sono molto puzzled dal metodo di applicazione descritto da David Rubio, che definirei a piene mani..., se fosse vivo gli chiederei spiegazioni! Ah, se avessi avuto il pallino della liuteria quando ho assistito a un suo seminario al dipartimento di fisica a Cambridge!! Non mi risulta nemmeno che avesse allievi, visto che la mia maestra liutaia aveva avuto alcuni degli attrezzi dal suo laboratorio dopo la scomparsa. Sob.

[Giuliano]

[english further down]

[it] Prima di tutto il riassunto:

1) la mistura allume + carbonato deve essere neutra dopo che l'effervescenza svanisce.

2) ci si può aspettare circa un terzo di lacca (in peso) rispetto alla quantità di allume usata. Una quantità maggiore indica o minori sprechi (nella fase di lavaggio per esempio) o una lacca più carica di materia colorante (o lo sa solo il cielo...).



Ho ottenuto circa 6g dalla seconda estrazione e 12g dalla prima. Concentriamoci sulla prima. La neutralizzazione (pH 7) della soluzione indica una completo passaggio dell'alluminio a idrossido secondo la reazione:

2 AlK(SO4)2 · 12 H2O + 3 K2CO3 -> 2 Al(OH)3 + 4 K2SO4 + 21 H2O + 3CO2

che dà un rapporto di massa 2.29 parti alluminio potassio solfato/ 1 parte carbonati di potassium. Per vari motivi questo rapporto teorico non andrà rispettato rigidamente nella pratica, mentre sarà più utile aggiungere Al K solfato sino a raggiungere pH 7 (da misurare una volta che l'effervescenza della mistura svanisce).

(vedi discussione in http://www.chemicalforums.com/index.php?topic=18884.0)

Il precipitato di idrossido di alluminio [Al 3(OH) massa molecolare (M.M.) 78] dall'allume [AlK 2(SO4) 12H2O M.M. 473] dà un teorico 78/473 = ~0.16 della quantità iniziale di allume. Nella prima estrazione da 38g di allume, che darebbero un teorico 0.16 * 38g ~ 6g di idrossido (base inerte della lacca), ho ottenuto 12g e quindi, trascurando impurità, 6g (50%) sono dovuti all'alizarina (l'altro colorante, la purpurina, ha struttura e M.M. molto simili). Ma il numero di molecole è proporzionale a massa di sostanza/M.M., quindi per l'idrossido il numero di molecole è proporzionale a 1/78 e per l'alizarina a 1/240, e il rapporto molecole alizarina/molecole idrossido = 78/240 che dà circa una molecola di alizarina ogni 3 di idrossido di alluminio.


[en] First some results:

1) the mixture alum + potash must be neutral (pH7) after the effervescence has subsided.

2) one can expect about one third in weight of lake with respect to the alum used. A larger quantity shows less wastage (for example in the precipitate washing phase) or more colouring matter in the lake (or heaven knows why...).



I got approx 6g form the second extraction and 12g from the first. Let's consider the latter. The neutralisation (pH 7) of the solution means a complete precipitation of the aluminium to aluminium hydroxide, following the reaction:

2 AlK(SO4)2 · 12 H2O + 3 K2CO3 -> 2 Al(OH)3 + 4 K2SO4 + 21 H2O + 3CO2

that gives a mass ration 2.29 parts of alum/ 1 part potash. For various reasons this theoretical ratio will not be followed in practice, instead one will add alum to the solution until pH 7 is reached (to be measured once effervescence has subsided).

(see discussion at http://www.chemicalforums.com/index.php?topic=18884.0)

The aluminium hydroxide precipitate [Al 3(OH) molecular mass (M.M.) 78] from the alum [AlK 2(SO4) 12H2O M.M. 473] gives a theoretical 78/473 = ~0.16 of the initial alum weight. In the first extraction from 38g of alum, that would give 0.16 * 38g ~ 6g of hydroxide (the inert component of the lake), I got 12g and so, ignoring impurities, 6g (50%) is due to alizarine (the other dye, purpurin, has very similar structure and M.M.). As the number of molecules is proportional to the mass of the substance/M.M., the number of molecules for the hydroxide is proportional to 1/78, and to 1/240 for the alizarine. The molecular ratio alizarine/Al hydroxide is thus 78/240, that is about 1 molecule of alizarine for 3 of aluminium hydroxide.