Art'14 – 2. rész: patina

Mindenki megfigyelte már, hogy a szabadtéren álló bronzszobrok idővel elszíneződnek. A tárgyakon jellegzetes kékeszöld bevonat, a patina alakul ki. A patinás szót régi, ódon értelemben is használjuk, időnként maguk a művészek hozzák létre, hogy alkotásuk régies benyomást keltsen.

Egy "patinás" bronzszobor: Arany János a Magyar Nemzeti Múzeum kertjében.
A kép forrása.

Kevesebben tudják, hogy a patinának védő szerepe is van: óvja a műtárgyat a további korróziótól. Azonban nem minden patina egyforma: van amelyik hatékonyabban, van, amelyik kevésbé hatékonyan véd. Hogy milyen erős a védő szerepük, azt elektrokémiai tulajdonságaik vizsgálatával próbálják megbecsülni.

A MAN-t vigyázó szfinx. E szobor patináján kísérleteztek spanyol tudósok.

A vizsgálatok során rendszerint folyékony anyagokkal (elektrolitokkal) dolgoznak, amiket nehéz magukon a műtárgyon használni. Kézenfekvő megoldás lenne a patina leszedése, azonban ha roncsolásmentesen szeretnénk vizsgálódni, akkor ezt nem tehetjük meg.
A problémát úgy oldották meg spanyolországi kutatók, hogy "megszilárdították", kocsonyaszerű anyaggá, géllé alakították az elektrolitot. A módszert a MAN-t őrző bronz szfinxeken tesztelték. 

ART'14 – 1. rész: a konferencia

Június közepén konferencián jártam. A kulturális és környezeti örökség megismerésével, megóvásával foglalkozó kutatók kétévente összegyűlnek, hogy a roncsolásmentes anyagvizsgálatok szerepéről, alkalmazhatóságáról megosszák egymással legújabb tapasztalataikat.

A roncsolásmentes vizsgálatok
nem okoznak maradandó változást a vizsgált anyagban. De vajon mit értünk maradandó változáson? A kémikusok a vegyületek felbontását. A geológusok és az archeometriával foglalkozók ennél szigorúbbak: ha roncsolásmentes vizsgálatokat végeznek a szövet, textúra megváltoztatását sem engedik, tehát sem feloldani, sem porítani, vágni nem szabad a vizsgált tárgyakat. 

Azt art'14 konferenciát idén Madridban rendezték.
A résztvevők összesen 84 előadást és 18 posztert mutattak be.
Az anyagvizsgálati esettanulmányok mellett műszerfejlesztésekkel kapcsolatos előadások is voltak szép számmal. A konferencia részletes programja itt elérhető.

Én is tartottam előadást.

A helyszín, a Nemzeti Régészeti Múzeum (Museo Arqueológico Nacional, MAN), remek volt.

Egyik kedvencem, a római mozaikok terme.
A kép forrása.

Nagyon izgalmas volt, hogy az előadásokban szereplő műtárgyak nagy részét élőben is megnézhette az ember, ha átment a kiállítóterekbe, kilépett a kertbe, vagy átsétált a Pradoba.

A lovasi vörös okker

A lovasi dolomitbánya a Balaton-felvidéken, a Veszprémet Csopakkal összekötő út közelében, Lovas falu határában fekszik.

Még az 1960-as években is bányásztak itt dolomitot. A bányászat története azonban sokkal régebbre nyúlik vissza. A dolomitban ugyanis vékony, sárga, sárgásvörös, vörös okerrétegek fordulnak elő.
Ezt az anyagot pedig már az őskorban is bányászták: festékként használták.
A régészeti kutatások során előkerült egy bányagödör, feltártak az okker őrlésére használt köveket, és találtak csontból készült bányászszerszámokat is.
A lovasi festékbánya a tudatos festékhasználat első emléke Magyarországon. A radiokarbon adatok szerint 13,5 ezer éves.

kisszínes

Az okkerek ásványkeverékek, jellegzetes színüket vasásványoktól (goethit, lepidokrokit, hematit) kapják. A vasásványok mellett főleg agyagásványokból és kvarcból állnak. Színüket a vasásvány fajtája, mennyisége határozza meg. Ettől függően vannak sárga, barna és vörös okkerek.

Korábban a Lovason bányászott okkerről azt gondolták, hogy uralkodóan limonitból (vas-oxihidroxid ásványok, például goethit, lepidokrokit keverékéből) áll, és hőkezeléssel vörös hematittá alakítható.
Kovács János, Sajó István és Jáger Viktor legújabb ásványtani vizsgálatai azonban bebizonyították, hogy a lovasi okker vörös színe eleve hematittól származik.

Dolomitszemcséket bevonó hematitkéreg fénymikroszkópos felvételen (d: dolomit, h: hematit), mellette az elvi core-shell (mag-héj) modell rajza (Kovács, J., Jáger, V., Sajó I. nyomán).

Ráadásul a vörös színű hematit nem külön szemcséket alkot, hanem a dolomit- és kvarcszemcsék felületét vonja be. A mikroszkópos vizsgálatok alapján e bevonat vastagsága is változik, esetenként mikrométernél kisebb hematitkristályok is jelen vannak a szemcsék felületén.

Ez a természetes megjelenési forma nagyon hasonlít a manapság divatossá váló ún. "mag-héj" (core-shell) festékek szemcseszerkezetére. Ezeket a környezetbarát anyagokat úgy készítik el, hogy a drága és sok esetben mérgező színező anyagot valamilyen környezetsemleges, olcsó hordozóanyag felületére viszik fel. Így a színezőanyagból sokkal kevesebbre van szükség, hogy ugyanolyan jól fedő, szép színű festéket kapjunk.

Mitől barnulnak a falon a 100 éves napraforgók?

A 19. század végén, 20. század elején született egyes olajfestmények sárgái az idők során besötétednek, megbarnulnak. Nem jelentenek kivételt ez alól Vincent van Gogh jól ismert, napraforgókat ábrázoló csendéletsorozatainak képei sem.

Vincent van Gogh: Napraforgók (1888). Forrás: wikipedia.

Egy olasz, holland és francia kutatókból álló csoport az elmúlt három évben részletesen vizsgálta, mi okozza a festék átalakulását, megóvhatók-e ezek a képek az elsötétedéstől.

Az átalakuló festmények közös vonása, hogy sárga felületeiket a 100-150 éve még széles körben használt ún. krómsárgával festették.

Krómsárga

A festék neve arra utal, hogy a króm kémiai elem sárga színű vegyülete.

kisszínes

Magát a króm elemet Vauquelin francia vegyész fedezte fel 1797-ben, amikor sikerült elemi formában kivonnia e fémet a krokoit nevű uráli ólom-kromát (PbCrO4) ásványból.

Krokoit (Berezovszk, Urál, Oroszország) 

Ezt a példány József nádor felesége, Alexandra Pavlovna cárleány hozta magával Magyarországra 1799-ben, így mind gyűjtési idejét, mind lelőhelyét tekintve testvére annak a krokoitnak, amelyben a króm elemet felfedezték 1797-ben.

Eötvös Loránd Tudományegyetem, TTK Természetrajzi Múzeum, Budapest

Érdekes, hogy az elemnek pont az alapján adott Vauquelin nevet, hogy e fém vegyületek nagyon változatos színűek. (A görög „khróma” (χρωμα) szó jelentése „szín”.)

A krómsárgát jól fedő, élénk színű, viszonylag olcsó festékként a 19. században kezdték el használni. Néhány évtized alatt azonban kiderült, hogy a fénynek és kémiai folyamatoknak kevéssé áll ellen, ezért használatát idővel felváltotta a kadmiumsárga.

Az olasz-holland-francia kutatócsoport először mesterségesen öregített krómsárga festékeket elemzett, majd mintát vettek korabeli festékes tubusokból és több van Gogh festmény sárgáiból. Ezeket különböző körülményeknek, pl. más-más színű (hullámhosszú) fénysugaraknak kitéve vizsgálták.

A régészeti és történeti korokban használt festékanyagokat összegyűjtő adatbázisokban (például itt*) a krómsárgáról azt írják, ólom-kromát, összetétele megegyezik a krokoitéval (PbCrO4). Egy flamand fauvista (Rik Wouters) festékes tubusában talált festékmaradéknak és van Gogh festményeinek elemzése azonban megmutatta, hogy amit a festők és kereskedők korábban krómsárgának neveztek, az valójában nem egy, hanem több – de színükben megegyező – mesterségesen előállított vegyület volt, és így nem csoda, hogy a különböző krómsárgák különbözőképpen is viselkedtek a vásznon.

Rik Wouters: Önarckép szivarral. Forrás: wikipedia.

Van Gogh krómsárgái például az ólomkromáton (PbCrO4) kívül különböző kristályrendszerekben** (monoklin, rombos) kristályosodó ólom-kromát-szulfátokat (PbCr1-xSxO4) is tartalmaztak.

A kutatók igazolták azt a korábbi feltételezést, hogy a festék a króm oxidációs állapotának változása miatt sötétedik meg idővel. (A +6 vegyértékű króm redukálódik +3 vegyértékűvé). Rájöttek arra is, hogy e fényre kialakuló folyamat megindulása a szulfát helyettesítéssel függ össze, csak a nagy szulfáttartalmú, döntően rombos kristályrendszerben kristályosodó krómsárgák hajlamosak az elváltozásra.

Vizsgálatra kész, plexitéglákban rögzített festékmaradványok.  Fotó: I. Montero/ESRF

A kísérletek azt is megmutatták, hogy az sem mindegy, hogy milyen színű a fény. A festék a látható fény zöld és kék színeire, valamint az ultraibolyára érzékeny, míg a vörös fény nem váltja ki a reakciót. Ennek alapján kimondták, hogy a krómsárga festékek sötétedését a zöldnél (525 nm) kisebb hullámhosszú fénysugárzás kiszűrésével lehet lassítani.

A kutatássorozat, amelynek során hét, többségében röntgensugárzással dolgozó anyagvizsgálati módszert használtak, szerintem az egyik legszebb példája annak, hogyan segítheti a modern anyagvizsgálat hatékonyan a kulturális örökség darabjainak megóvását.

*: PIGMENTUM néven magyar nyelvű adatbázis is készül, itt elérhető.

**: A természetben is keletkező kristályos vegyületekre (ásványok), csakúgy, mint a hozzájuk hasonló, de csak mesterségesen előállított kristályos vegyületekre (műtermékek) az atomok, ionok, ritkábban molekulák hosszútávú rendje, a végtelen kristályrács jellemző. A szemmel is látható méretnél mintegy milliószor kisebb atomok szabályos ismétlődése, rendje ritkán a külső alakban is megjelenik. Ilyenkor a kristályok alakját szimmetriájuk (síkra tükrözés, tengely körül forgatás, középpontra tükrözés) felismerésével tudjuk legegyszerűbben leírni. A szabad szemmel látható szimmetria alapján 7 kristályrendszert különböztetünk meg. Ilyen kristályrendszer például a cikkben is szereplő monoklin (egyhajlású) és a rombos rendszer is.