1. INDICE
1. Introduzione
2. Il blu di Turnbull, il blu di Prussia e il cianotipo
3. Il Ferro Ammonio Citrato
4. Le formule
5. Le variabili
6. Le ricette dei soci
7. Conclusioni
8. Bibliografia
1. Introduzione
Questo articolo è scaturito dal desiderio di mettere ordine ad alcune mie note sparse sul cianotipo, ma è diventato un esempio di come un processo così semplice ed antico (nota 1) possa essere oggetto di considerazioni che vanno ben al di là della semplice applicazione di una ricetta fotografica, ponendosi ad esempio di un approccio metodologico con il quale analizzare anche altri processi ben più complicati.
Tempo fa, per la preparazione dell'articolo sulla cianotipia riportato nel nostro "ricettario", ho cercato nel web e in alcune pubblicazioni la conferma delle mie conoscenze ed eventuali nuovi trucchi, suggerimenti e quant'altro.
Emerse quasi subito che, al di là dei suggerimenti riguardanti la preparazione della carta, la stesura e il lavaggio, erano reperibili molte ricette della formula di sensibilizzazione. Certo, questa non è una novità (vedi per esempio i processi callitipici), ma non ne ho mai visto un così grande numero per un solo processo e soprattutto non ho mai trovato confronti che giustificassero una formulazione diversa da un'altra, ad eccezione di un caso.
Limitandomi alla formulazione più semplice (la stessa riportata nel "ricettario"), ho trovato ben 25 varianti, mentre considerando anche la presenza di acido ossalico o di altri componenti questo numero quasi raddoppia. Alcune varianti sono probabilmente dovute a grossolane approssimazioni nella conversione tra unità metriche e anglosassoni, ciò nonostante il loro numero rimane inspiegabilmente elevato.
Rimando chi volesse approfondire l'argomento al libro di Mike Ware "Cyanotypes" (Ware 1999), oppure -per quanto concerne gli aspetti storici ed estetici- ad una tesi di Malin Hylen per una scuola di arti grafiche pubblicata nel web (Hylen 2000), mentre riporto qui soltanto le mie note personali, tratte da fonti di informazioni diverse.
2. Il blu di Turnbull, il blu di Prussia e il cianotipo
La soluzione sensibilizzante per il cianotipo è di una semplicità disarmante: è sufficiente miscelare del ferro ammonio citrato con del potassio ferricianuro in acqua. Tutto qua. Con l'esposizione alla luce ultravioletta parte del ferro passa da trivalente a bivalente, e va a formare il ferricianuro ferroso Fe3[Fe(CN)6]2 (Blu di Turnbull) insolubile e intensamente colorato. Il Blu di Turnbull è un parente stretto del Blu di Prussia (ferrocianuro ferrico, Fe4[Fe(CN)6]3), uno tra i primi pigmenti blu sintetizzati all'inizio del secolo XVIII (nota 2).
E' stato però ipotizzato che i due blu, quello di Prussia e quello di Turnbull, siano in realtà la medesima sostanza (Kleinke 2001): al momento della reazione il ferro bivalente e quello trivalente possono scambiarsi tra di loro per dare luogo ad un unico prodotto, nel quale Fe(III) è legato al carbonio del gruppo cianidrico CN, e
K+ + Fe3+ + [FeII(CN)6]4- --> KFeIII[FeII(CN)6] intermedio per il Blu di Prussia
K+ + Fe2+ + [FeIII(CN)6]3- --> KFeII[FeIII(CN)6] intermedio per il Blu di Turnbull
La reazione del cianotipo è possibile grazie alla presenza del citrato, che controbilancia la riduzione da Fe (III) a Fe (II) ossidandosi a CO2, a quella dello ione ammonio che stabilizza il complesso con il ferro (Abrahamson 1999), e alla insolubilità del Blu di Turnbull che rimuove il ferro bivalente. Inoltre è stato trovato che la reazione fotochimica ha il suo massimo rendimento a pH compreso tra 2 e 5; va precisato però che le misure sono state fatte in soluzione, mentre nel cianotipo la miscela viene fatta essiccare sulla carta.
A complicare le cose interviene anche la riduzione del ferricianuro a ferrocianuro, il quale può così formare il ferrocianuro ferrico (blu di Prussia) reagendo con il ferro(III) citrato presente in eccesso. Se la riduzione avviene sul ferricianuro ferroso facente parte dell'immagine già formata, esso diventa allora ferrocianuro ferroso, biancastro. Ciò avviene soprattutto nelle zone maggiormente illuminate durante l'esposizione, e ne determina l'aspetto parzialmente solarizzato che viene preso ad indicatore del momento in cui interrompere l'esposizione. Questo ferrocianuro ferroso verrà nuovamente ossidato a ferrocianuro ferrico con il passare del tempo e dell'esposizione all'aria, oppure può essere ossidato quasi istantaneamente con l'aggiunta di acqua ossigenata all'ultimo lavaggio. Anche l'acido cloridrico esplica un'azione simile, ma questa volta perchè la reazione di ossidazione richiede la presenza di acidità per poter procedere speditamente.
3. Il Ferro Ammonio Citrato
Il composto di ferro attualmente usato, il ferro ammonio citrato verde, è noto "solo" dal 1898 (Seigel 2000a): prima di tale data veniva usata la forma bruna, che era circa 8 volte meno sensibile di quella verde. Non è un composto ben definito, anche se Clerc (Clerc 1950) fornisce le formule chimiche per la entrambe le forme: quella per il citrato verde corrisponde a due molecole di citrato ferrico più una di citrato ammonico (p.m. 733.14), mentre quella del citrato bruno è di decisamente meno facile interpretazione e il suo peso molecolare corrisponderebbe a 615.04.
I produttori di ferro ammonio citrato dichiarano un tenore di ferro del 14.5-16% nella forma verde (il teorico è 15.2%) e del 16.5-18.5% in quella bruna (il teorico, assumendo valida la formula di Clerc, è 18.16%).
Sulla scorta di queste informazioni, il bilancio stechiometrico della reazione tra citrato verde e ferricianuro per formare il blu di Turnbull (Fe3[Fe(CN)6]2) richiede un rapporto di 1:0.6 in peso tra citrato verde e ferricianuro e di 1:0.72 nel caso del citrato bruno (es. 10g di citrato verde e 6g di ferricianuro). Considerando anche la riduzione del ferricianuro il rapporto sale solo leggermente (1:0.64). Se invece si punta alla formazione di KFe[Fe(CN)6] (vedi il paragrafo precedente) allora il rapporto diventa di circa 1:0.9.
Considerazioni di carattere chimico consiglierebbero di aumentare la quantità di ferricianuro rispetto allo stechiometrico, allo scopo di favorire la reazione. In realtà, come si vedrà più avanti, nella pratica del cianotipo la proporzione tra citrato verde e ferricianuro viene solitamente tenuta leggermente più bassa, con un rapporto di circa 1:0.5.
Infine, una nota operativa: il ferro ammonio citrato in soluzione tende, già dopo pochi giorni, a formare una muffa in superficie. Per conservarlo si possono aggiungere degli antifermentativi (es. timolo, acido salicilico) o, come consiglia Clerc, di far galleggiare in superficie un pezzetto di canfora.
4. Le formule
Limitando le formule a quelle con la forma verde del ferro ammonio citrato anziché con quella bruna, e riportando tutti i volumi a 100 ml, i testi "storici" forniscono queste ricette:
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Fe. am. citr. | Pot. ferric. | Provenienza |
12.00 | 3.50 | Namias 1908 |
6.25 | 2.25 | Wall 1924 |
9.00 | 4.00 | Clerc 1930 |
12.50 | 6.00 | Glafkides 1958 |
10.00 | 4.00 | Coming into Focus (John Barnier), |
5.00 | 2.50 | photography.about.com/library/weekly/aa061801e.htm |
6.00 | 3.00 | www.astro.wisc.edu/~mukluk/blprint.html |
8.33 | 1.33 | personal.riverusers.com/~jdf/todd_walker/blueprint.html |
10.00 | 5.00 | www.ndirect.co.uk/~c.j.ball/formulae1.html |
10.00 | 6.80 | www.digitaltruth.com/data.html, |
10.00 | 7.00 | www.stanford.edu/~cpatton/yingui/cyano.htm |
10.42 | 7.29 | btc.montana.edu/nten/trc/lesson7/lesson7_text.shtml |
10.60 | 7.40 | cator.hsc.edu/~mollusk/ChemArt/photo/cyanotype.html |
11.00 | 5.30 | upnatom.com/cyanotype.html |
11.00 | 7.70 | Breaking the Rules (Bea Nettles) |
12.50 | 4.50 | www.stanford.edu/~cpatton/yingui/cyano.htm, |
12.50 | 5.00 | Cyanotypes.com |
12.50 | 7.50 | altphoto.hihome.com/iron.htm |
12.50 | 12.50 | Creative Sunprinting (Peter Fredrick), |
13.00 | 4.60 | cyanotypes.com, www.nmpft.org.uk/insight/info/5.3.76.pdf, |
13.36 | 6.68 | members.nbci.com/jormarge/.epb/cyano_page.htm, |
15.24 | 9.76 | www.dmuenzberg.de/cykassl.htm |
18.00 | 10.00 | www.photogs.com/bwworld/cyanotypes.html |
26.96 | 8.96 | jerryo.com/formula/cyanotyp.htm |
33.33 | 7.00 | rotoni.com/Cianotipia/ |
5. Le variabili
Per mettere in pratica le formule riportate sopra, è bene ricordare che la formulazione è solo una variabile dell'intero processo di produzione di un cianotipo, anche se rimane la principale. Il processo, come è noto, consiste in:
6. Le ricette dei soci
Una breve indagine tra i soci del GRN che praticano la cianotipia ha confermato l'esistenza di differenti scelte sia per quanto riguarda la formula di base che per le altre variabili di processo.
La tabella seguente riassume queste diversità (le concentrazioni si riferiscono alla miscela in peso/volume e alle soluzioni separate, salvo diversamente indicato).
Autore | Fe NH4 citrato | K ferricianuro | Carta | Lavaggio | Note |
Berger | 3 (vedi note) | 1 (vedi note) | Bockingford 535 g/m² | 5 gocce di acido cloridrico /litro | sciogliere le quantità in grammi in 20 ml di acqua; la soluzione serve a coprire un foglio 20x30cm |
Bolognesi | 25 | 25 |
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Bottani | 20 | 8 | Fabriano F5 | Il blu più intenso, quasi nero, è stato ottenuto con carta non collata, senza il viraggio all'acetato di piombo usato saltuariamente per altre carte | |
Gazzarri | 25 | 25 | Fabriano F4 satinata | acido cloridrico, | Acqua ossigenata nell'ultimo lavaggio |
Novo | 25 | 25 | Arches Aquarelle | acido cloridrico, | Doppia stesura su carta non collata |
Valentini | 20 | 8 | Fabriano F4, |
| Carta non collata |
7. Conclusioni
La formula ideale non esiste. Esistono, invece, dalle combinazioni soluzione sensibile/carta/negativo che possono dare risultati migliori di altre e ciņ probabilmente è il motivo della moltitudine di formulazioni che si possono reperire; tutto dipende comunque dal gusto e dal senso estetico personale.
Ognuno è quindi incoraggiato a continuare per la propria strada qualora fosse soddisfatto dei risultati ottenuti, oppure a verificare attraverso alcune semplici prove con i propri materiali l'esistenza di una combinazione migliore.
In un prossimo articolo verranno presentati i risultati di alcune prove di laboratorio effettuate mettendo a confronto, in condizioni controllate, alcune combinazioni tra le molteplici possibili.
NOTE
1) Il cianotipo è stato il primo processo fotografico su carta, essendo stato reso noto da Sir John Herschel nel 1842, ma il colore blu delle immagini -l'unico ottenibile- non lo rendeva ancora competitivo con il daguerrotipo.
La prima applicazione pratica di questo processo è del 1843 con il libro di Anna Atkins "British Algae: Cyanotype Impressions", definito da alcuni "il primo libro fotografico illustrato" (il libro "The pencil of nature" di Talbot è del 1844). Anna Atkins, una botanica, fece l'impronta (oggi diremmo un fotogramma) di campioni vegetali conservati in un erbario a scopo scientifico, probabilmente a corredo e completamento del volume senza immagini "Manual of British Algae" di William Harvey. Il volume della Atkins venne poi ripubblicato in più riprese fino al 1853 e venne affiancato anche da un altro volume, ottenuto sempre con la medesima tecnica, dedicato ai muschi e alle felci.
2) Il Blu di Prussia deve questo nome in quanto venne usato per tingere le divise dell'esercito prussiano. E' noto anche con altri nomi quali Blu di Amburgo, blu di Parigi, blu di Harlem, blu orientale, blu di potassa, ecc.
La storia del Blu di Prussia ha il sapore della leggenda metropolitana. "Si dice" che un produttore di colori tedesco di nome Diesbach scoprì per caso nel 1704 il modo di preparare questo pigmento a partire dal sangue di bue, pensando però di preparare un pigmento rosso visto il materiale di origine. Il garzone di Diesbach iniziò la preparazione del pigmento a Parigi, mentre solo nel 1722 il pittore olandese Simon Eikenlenberg scrisse alcune note sul modo di prepararlo. Nel 1724 il processo approdò in Inghilterra e nel 1764 venne pubblicata la descrizione dettagliata della preparazione in un manuale per artisti.
Il processo di preparazione inizia riscaldando al calor rosso parti uguali di salnitro (nitrato di potassio) e di cremor tartaro (tartrato di potassio) in un crogiolo. Viene aggiunta della polvere di sangue bovino e la miscela viene riscaldata fino all'incandescenza. Il calcinato viene lavato con acqua e trattato con una soluzione di allume (potassio alluminio solfato) e di vetriolo verde (solfato ferroso). Si forma un precipitato verde che diventa blu con l'aggiunta di acido muriatico (acido cloridrico).
J. Copelandand e C. Rochelle (1998)
In http://www.sewanee.edu/chem/Chem%26Art/Detail%5FPages/Pigments/Prussian%5FBlue
3) Il Blu di Prussia e il Blu di Turnbull devono la loro colorazione alla particolare configurazione della loro molecola.
Entrambi si sciolgono in acidi minerali concentrati, ma sono resistenti a quelli diluiti fino al 10%, ai solventi polari e non polari, agli oli e ai plastificanti.
Il pigmento è così talmente suddiviso in aggregati colloidali che ha le caratteristiche di un colorante. Il colore è permanente all'aria per lungo tempo, anche se talvolta può acquistare un riflesso bronzeo se esposto alle intemperie.
Il pigmento è sensibile agli alcali, che lo fanno diventare bruno.
J. Copelandand e C. Rochelle (1998)
In http://www.sewanee.edu/chem/Chem%26Art/Detail%5FPages/Pigments/Prussian%5FBlue
4) "Rincer les cristaux de ferricyanure pour les débarasser de leur crôute ocreuse".
Clerc, L.P. (1950) "La Technique Photographique"
5th Ed, tome II, Publications photographiques et cinematographiques Paul Montel, Paris V, 1950, nota a pie' pag. 816
8. BIBLIOGRAFIA
Abrahamson, H.B. (1999) "The Photochemical Basis of Cyanotype Photography"
J. Chem. Educ., 1999, 76, 1199-1200
reperibile come abstract in
http://jchemed.chem.wisc.edu/Journal/Issues/2001/Mar/abs311_2.html
Bolognesi, G. (1994) "Antiche Tecniche"
Collana Manuali di Fotografia di Tutti Fotografi, p.51
Clerc, L.P. (1950) "La Technique Photographique"
5th Ed, tome II, Publications photographiques et cinematographiques Paul Montel, Paris V, 1950, pp.816-817
Glafkides, P. (1958) "Photographic Chemistry Vol. One"
trans. K. Hornsby; Fountain Press, 1958
Hylen, M. (2000) "Cyanotypes. A New Look at an Old Technique" Thesis published at Central St. Martin's school of graphic design, MA, 2000
http://cyanotypes.portland.co.uk/cthesis.html
Kleinke, H. (2001) "Metal Chemistry. Inorganic Transition. Class notes 6: Isomerisms and reaction mechanisms"
http://www.science.uwaterloo.ca/course_notes/chemistry/chem310/2001_6.html
Namias, R. (1929) "Chimica Fotografica"
VII Edizione; Il Progresso Fotografico, Milano 1929. Vol. II, p.204
Scheimreif, S. (2000) "Diploma Physical Science. Answer to: What is the toxicity of ferrocyanide and ferricyanide ions?"
http://www.sci-ctr.edu.sg/ScienceNet/cat_physical/cat_che010508.html
Seigel, J. (2000a) "Random notes on exposure, cyanotype & so forth..."
The World J. of Post-Factory Photogr., Issue#5, p.30
Seigel, J. (2000b) "Cyantifically speaking: about the paper"
The World J. of Post-Factory Photogr., Issue#5, pp.38-40
Seigel, J. (2000c) "Managing the blues"
The World J. of Post-Factory Photogr., Issue#5, pp.34-37
Wall, E.J. (1924) "Photographic Facts and Formulas"
American Photographic Publishing Co., Boston, Mass., 1924
Ware, M. (1996) "The New Cyanotype Process"
http://www.mikeware.demon.co.uk/cyano.html
Ware, M. (1999) "Cyanotype. The History, Science and Art of Photographic Printing in Prussian Blue"
National Museum of Photography, Film & Television; Bradford, UK, 1999. (208 pp.)