Physique

Travail envisagé :

Il sera étudié l’évolution des matériaux utilisés pour réaliser des mosaïques au cours des siècles (verre, céramique, métal, bois marbre, pierre, matières vitrifiées). Des expériences seront réalisées pour découvrir les propriétés de ces matériaux.

Document distribués :

La mosaïque à travers le monde :

Une mosaïque est un assemblage de matériaux qui une fois posé forme un décor.

La mosaïque de Bellérophon qui se trouve au musée Rolin date

de la 2e moitié du IIe s. après J.-C.

Elle est faite  en grès, schiste et calcaire. Elle a été découverte

 en 1830 à Autun.

Quels sont les différents matériaux utilisés pour réaliser

une mosaïque ? Sont-ils les mêmes dans les différentes régions du

monde ?Quels sont les différents thèmes représentés ?

La technique de la mosaïque a été utilisée dès l’Antiquité par les plus grandes civilisations. La méthode d’élaboration est restée inchangée au fil des siècles, et cet art, bien que très ancien a perduré de nos jours.

 *Mosaïques mésopotamiennes :

L’art de la mosaïque était déjà connu de la civilisation mésopotamienne. Les matériaux utilisés sont des coquillages et des pierres calcaires sur fond de lapis-lazuli et ils sont fixés avec du bitume.

*Mosaïques grecques et romaines :

 

Les civilisations grecques et romaines ont développé et rendu florissant l’art de la mosaïque, lui faisant atteindre un niveau de qualité encore inégalé aujourd’hui. Vers le milieu du IV siècle av J-C une nouvelle technique décorative est apparue en Grèce, et plus particulièrement en Macédoine (Olynthe, Pella): celle de la mosaïque de pavement. Les matériaux employés étaient de petits galets de taille uniforme. Le motif, élaboré à l’aide de galets blancs, était mis en valeur par un fond plus sombre, gris ou bleuté, noir ou brun rougeâtre. Les mosaïstes avaient le plus souvent recours à ce contraste entre motif de couleur clair et fond de couleur soutenue.

 

Mosaïque de Pella , La chasse au cerf

L’emploi sophistiqué des galets dans les mosaïques de Pella déboucha au III ème siècle av J-C sur l’apparition de mosaïques formées de tesselles, qui n’étaient plus des galets mais des pierres naturelles coupées en petits cubes. Dans la Rome Antique, ce travail était réalisé par des ouvriers spécialisés, les tessellarii.

Dans la plupart des pavements de mosaïque grecs et romains de la première époque, le motif était constitué d’un motif central ou emblème d’une taille assez réduite, qui se détachait sur un fond. L’emblème était en général exécuté en atelier, sur un support en marbre, était ensuite transporté sur le lieu de destination de la mosaïque, alors que le fond moins complexe était réalisé sur place.

Les ornementations géométriques des pavements, réalisées à l’origine en blanc et noir, puis progressivement en couleurs, adoptèrent des formes de plus en plus audacieuses, jusqu’à l’apparition de motifs végétaux, puis de figures animales et, finalement de figures humaines.

Les Romains apprirent des Grecs l’art de la mosaïque et ils le développèrent, l’améliorant et le diffusant dans tout l’Empire. Ils employèrent la mosaïque pour exécuter des pavements et décorer ainsi théâtres, temples, thermes et espaces publics. Ils utilisaient des marbres originaires d’Italie, mais aussi des marbres qu’ils importaient des contrées lointaines, notamment l’Afrique.

L’art de la mosaïque s’est rapidement répandu dans l’ensemble de l’Empire. Au nord de l’Afrique, notamment en Tunisie, au cours des IIème et IIIème siècles ap J-C, de nombreuses mosaïques de pavement furent réalisées, avec des motifs, figuratifs plus libres et une gamme chromatique plus étendue, suivant la tradition locale. Ces mosaïques représentaient essentiellement des scènes de la mythologie, de la vie quotidienne, de chasse et de pêche.

L’un des principaux intérêts des mosaïques romaines est de nous renseigner sur la vie quotidienne de la population à cette époque. En effet, dans de nombreux vestiges, les motifs des pavements en mosaïque ont permis aux archéologues d’identifier les différentes pièces des habitations.

 Mosaïque des Pécheurs à la ligne

*Mosaïques byzantines :

L’art chrétien et l’art byzantin nous ont légué de superbes mosaïques murales. Les mosaïques réalisées dans divers sites de l’empire byzantin comptent en effet parmi les plus belles. Les motifs principaux sont figuratifs et représentent des figures chrétiennes ou des figures de rois et d’empereurs.

Mosaïque de Sainte Sophie à Constantinople

 Les plus anciennes mosaïques se trouvent dans des sites éloignés de Constantinople. Ainsi Ravenne abrite t elle l’un des ensembles les plus importants de l’art byzantin. Ses splendides revêtements en mosaïque produisent une impression particulière. L’emploi de tesselles en pâte de verre et leur disposition favorisent les contrastes et intensifient les reflets de la lumière. Les couleurs utilisées, essentiellement du vert, du bleu et du doré, transforment les murs, qui semblent comme revêtus de tapisserie.

 
Détail de la mosaïque qui recouvre l’une des voutes du mausolée de galla placidia

*Mosaïques islamiques :

L’art de la mosaïque s’est répandu en Orient à partir de la ville de Constantinople. Conformément aux préceptes de la religion islamique, les décorations figuratives ou les représentations de Dieu ou du Prophète, étaient interdites. L’ornementation était donc en général géométrique ou d’inspiration végétale et florale. Les mosaïques renfermaient très souvent des versets ou des phrases extraites du Coran.

Dôme du Rocher, Jérusalem

*Art Nouveau :

Ce mouvement artistique qui s’est développé en Europe à la fin du XIXème siècle et dans le premier quart du XX ^ième siècle a donné un nouvel élan à la mosaïque.

Les façades et l’intérieur des édifices ont été revêtus de multiples carreaux de mosaïque, et celle ci a également été employée à la décoration du mobilier urbain et des parcs.

Le célèbre architecte catalan Antoni Gaudi donna une forte impulsion à la mosaïque et contribua à la populariser. Il employa la technique du trencadis, concevant des mosaïques à base de petits fragments de céramique irréguliers et de couleurs très variées, pour recouvrir les façades de certains édifices, les cheminées, les bancs etc…Il employait des débris de vaisselle cassée récupérés, mais aussi divers fragments de verre.

Extrait de l’ouvrage « Et si j’apprenais la mosaïque » Editions Place des Victoires

 

Questions

1.      Relever dans le texte les matériaux utilisés pour réaliser les différentes mosaïques citées.

2.      Quels thèmes étaient représentés ? Vous regrouperez vos résultats sous forme d’un tableau.

3.      Rechercher sur internet les propriétés de chacun de ces matériaux.

4.      Rechercher des expériences à réaliser pour vérifier ces propriétés.

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11Décembre 2018

Atelier teinture au museum d'histoire 

naturelle

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Préparation du voyage à l'ESIREM à Dijon

 

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Sortie à L'ESIREM le mardi 15 janvier à Dijon

 Les 31 élèves de la classe Sciences et Patrimoine du Lycée Bonaparte se sont rendus le mardi 15 janvier à l’ESIREM à Dijon (Ecole supérieure d’ingénieurs en matériaux/développement durable et informatique et électronique) .

L’objectif de cette sortie était d’analyser les pigments et colorants synthétisés en MPS

(Méthodes et pratiques scientifiques) notamment le bleu de Prusse et l’indigo ;

Accueillis et encadrés par Mrs Couvercelle, Dachicourt et Mme Leonard, les élèves ont pu mettre en œuvre différentes techniques d’analyse utilisées dans le domaine de l’art.

I.Spectrocopie IRTF

La spectroscopie infrarouge (IR) permet d’identifier certains colorants ou pigments. Même si comme d’autres analyses physico-chimiques dites destructives, elle nécessite des prélèvements de matière, cette technique présente un grand avantage, car la quantité de l’échantillon qui doit-être prélever est extrêmement faible : les micro-prélèvements se pratiquent à l’aide d’une aiguille dans des endroits discrets. En spectroscopie infrarouge, les radiations qui traversent l’échantillon à analyser appartiennent au domaine de l’infrarouge. Quand une lumière IR traverse un échantillon (solide, liquide ou gazeux), certaines liaisons absorbent de l’énergie pour vibrer. Il apparait alors des pics d’absorption caractéristiques de la liaison qui vibre.

·           Un spectre Infrarouge fait apparaitre en abscisse le nombre d’onde s (cm-1) :                     s = 1/ lambda

avec  l en cm
·         Un spectre Infrarouge fait apparaître en ordonnée la transmittance  (exprimée en %) T =I/I0 Une transmittance, de 100% signifie qu’il n’y a pas d’absorption ; de ce fait les bandes d’absorption d’un spectre IR pointent vers le bas.

Les spectres IR réalisés ont mis en évidence des liaisons CN pour le bleu de Prusse et N-H et C=O pour l’indigo.

II. Spectroscopie UV visible :

L’échantillon à analyser est traversé par un rayonnement lumineux de longueur d’onde allant de 200-800 nm.

Deux lampes sont nécessaires pour cela :

-une au deutérium pour émettre dans l’UV

-un filament de tungstène pour émettre dans le visible.

 Les photons issus du rayonnement transfèrent aux composés analysés une énergie qui excite les molécules, atomes ou ions traversés. Ainsi une partie du rayonnement incident est absorbé. L’étude du rayonnement après passage à travers la substance analysée permet d’obtenir des informations sur sa nature et notamment sur sa couleur.

Lorsque la solution est placée dans un spectroscope, elle reçoit un rayonnement d’intensité I₀. L’intensité (I) du rayonnement issu de la cuve est donc inférieure à l’intensité du rayonnement initial (I₀) car une partie est absorbée

Schéma de principe de lecture d’un échantillon en spectroscopie UV-visible.

A partir de ces intensités on définit l’absorbance A :  A = log(I0/I)

  Un spectre UV-visible comporte toujours une longueur d’onde (λ_max) pour laquelle l’absorbance est maximale (A_max)

λ_max est une grandeur caractéristique du composé analysé. Elle peut donc permettre d’identifier l’espèce chimique en solution. Cependant des molécules proches peuvent avoir des λ_max très similaires.

Pour L’indigo, on trouve λ_max = 717 nm donc d’après le cercle chromatique, il s’agit bien d’un composé bleu.

Pour le bleu de Prusse λ_max = 684 nm, donc d’après le cercle chromatique, il s’agit bien d’un composé bleu/vert.

III. Colorimétrie Lab

Avec la technique La*b*  une couleur est repérée par trois valeurs :

·         L, la luminance, exprimée en pourcentage (0 pour le noir à 100 pour le blanc)

·         a et b deux gammes de couleur allant respectivement du vert au rouge et du bleu au jaune avec des valeurs allant de -120 à +120.

*Pour l’indigo :

L = 72

a=0

b= -17 ( bleu)

*Pour le bleu de Prusse

L=65

A =-4 ( vert)

B= -21 (bleu)

Cela confirme qu’il y a du vert dans le bleu de Prusse.

IV.MEB ( microscope électronique à balayage)

Un faisceau d'électrons (produit par un canon à électrons) est projeté et se déplace sur l'échantillon à analyser qui est rendu conducteur par une fine couche d’or vaporisée.

Les électrons sont accélérés par un champ électrique. Une pompe fait le vide ;

Le balayage est assuré par un champ magnétique.

Trois types de particules sont alors émises;

*L'interaction entre la sonde et l'échantillon génère des électrons appelés « secondaires » ( électrons absorbés puis réémis).

La détection de ces électrons fournit une information sur la topographie de l’échantillon sur une profondeur de 10 nm. L’analyse de ces électrons permet d’obtenir une image caractéristique de la surface.

* Electrons rétrodiffusés: Un électron primaire du faisceau incident entre en collision avec l'échantillon. Il ressort sans perte d’énergie, Il a subi une interaction coulombienne avec les atomes "diffuseurs". L'image obtenue est donc fonction de la composition chimique de l'échantillon.

*Des photons X qui sont détectés par un capteur spécial.

Le MEB permet de grossir, d’observer la surface d’une substance en 3D , de reconnaître les éléments qui la composent et d’en déterminer sa pureté.

Le Microscope Electronique à Balayage produit des images tridimensionnelles de la surface des échantillons avec une résolution pouvant atteindre quelques nm .

Pour des 

Pour le bleu de Prusse : on voit des angles très marqués et la présence des éléments Fe,N, K et  S qui sont des impuretés.

Pour l’indigo : les cristaux ressemblent à des aiguilles et il y a présence de C,N, Na ( impureté apportée par la soude qui a permis de synthétiser l’indigo).

En conclusion

Ces différentes techniques utilisées ont montré que les élèves ont bien synthétisé le bleu de Prusse et l’indigo mais ces deux espèces présentaient des impuretés.

Ce voyage et ces différentes mesures ont été financées par l’académie de Dijon (ateliers scientifiques CSTI).

Mme Thibaudet accompagnée de Mme Bridant et Mme Prochasson remercie vivement l’ESIREM pour son accueil, le professionnalisme, la pédagogie de ses enseignants et la mise à disposition de machines fort onéreuses !

Cette sortie a constitué certainement une expérience unique pour ces 31 élèves très chanceux !