Kísérletezünk, 2: mintaelhelyezés

Mintákat helyeztünk el a hatóanyag közvetlen közelében, illetve attól távolabb (maximum 2 méter távolságban), a légáramlás útjába, a légáramtól elzárva, száraz, és mesterségesen nedvesen tartott helyekre, különböző magasságokba.

Hatóanyagpasztillákkal körbevett kísérleti fémminták a pince padlóján elhelyezett szitán.

Mintaelhelyezés a pince üres fémszekrényének különböző magasságban lévő polcain.

Hatóanyag a herbáriumot őrző szekrény ajtaján a pincében.

Nedves mikroklíma előállítása nylon és nedves törölköző felhasználásával.

Nedvesen tartott rézötvözet a pince fémszekrényében

Sérült bagolypreparátumra kihelyezett nedvesen tartott rézötvözet az emeleti helyiség galériáján.

Az elhelyezett tárgyakat a fertőtlenítés különböző szakaszaiban (közvetlenül a több napos gáz alatt tartás után, a szellőztetés megkezdése előtt, illetve a szellőztetés végén) fogjuk megvizsgálni.

Kísérletezünk 1: mintaelőkészítés

Tavaly év végén értesítettek minket, hogy egy vidéki múzeum növény- és állattárának raktárában rovarirtást terveznek.

Raktári életkép

A módszer: gázosítás, ugyanazzal a gázzal, aminek hatásait vizsgáljuk. Utánajártunk a dolognak: elmentünk a múzeumba, beszéltünk a muzeológus kollégákkal, tárgyaltunk a gázmesterrel. Elmondtuk, amit eddigi kutatásaink során felderítettünk a korábbi múzeumi gázosítás körülményeiről, következményeiről. 

A múzeum munkatársai és a gázmester gázosítási és szellőztetési tervet dolgoztak ki, a veszélyeztetettnek gondolt tárgyakat elvitték a raktárból. Hozzájárultak ahhoz is, hogy a gázosítás előkészítésekor mi is jelen lehessünk, és kísérleti mintákat helyezhessünk el a helyiségekben.

A gázosított helyiségek a múzeum központi részén vannak: az egyik szoba a pinceszinten, két, egymásba nyíló másik szoba az emeleten. Az utóbbiak közül az egyiknek galériája is van.
Kísérleteink szempontjából ideális a helyzet: különböző átlag-hőmérsékletű és páratartalmú helyeken kísérletezhetünk.

Készül a vázlatos helyszínrajz. A fertőtlenítendő helyiségeket áramtalanították, ezért zseblámpafénynél dolgoztunk.

Milyen kísérletekről van szó?

Különböző összetételű fémtárgyakat helyeztünk el a helyiségek különböző részeiben.

A mintaelőkészítés a teszttárgyak, különböző összetételű régi fémpénzek (Cu-Zn, Cu-Zn-Sn és Cu-Ni ötvözetek) válogatásával kezdődött.

A rézötvözeteken kívül különböző összetételű ezüstdarabokat, és egyéb fémdarabokat (pl. ólom) és egyedi tárgyakat (pl. számítógép- és fénymikroszkóp-alkatrészeket) is kihelyeztünk.

A fémminták egy részét a Magyar Nemzeti Múzeum fémrestaurátorai által javasolt konzerváló szerekkel (paraloid B67, paraloid B72, viasz) kezeltük. 

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.

Egy múzeumi környezeti katasztrófáról geológus szemmel, 4. rész

Előfordul, hogy az elektronmikroszkópos vizsgálatokat előkészítő sztereomikroszkópos megfigyelések során nincs módom fotókat készíteni. Ilyenkor rajzolok.
Először a tárgyat, vagy annak nagyobb részletét, rajta a mintavételi hellyel/helyekkel, 

Festett fa asztalláb részlete a mintavételi hellyel (11. minta)

majd a leválasztott mintá(ka)t.

Festett fa asztallábról leválasztott minták (11_1--11_5 minták)

A rajz középső részén látható 11_1-es minta részleteit könnyen azonosítani tudom az elektronmikroszkóppal készített visszaszórt-elektronképen.

Festett fa asztallábról leválasztott minta (11_1. minta). Visszaszórt-elektronkép. Fotó: Bendő Zsolt.

Egy múzeumi környezeti katasztrófáról geológus szemmel, 3. rész

A sztereomikroszkópos vizsgálatok után pásztázó elektronmikroszkópban is megvizsgálom a kristálycsoportokat, hogy kémiai összetételüket meghatározhassam, és az egyedi kristályok morfológiáját is tanulmányozhassam.

Míg a sztereomikroszkópban a kristálycsoportok alakján kívül színüket is jól látom, addig az elektronmikroszkópban a formával kell boldogulnom amikor azokat a kristálycsoportokat keresem, amelyeknek szeretném meghatározni a kémiai összetételét.

Szeretném megtudni, hogy a különböző színű kristálycsoportok kémiai összetételében van-e valamilyen különbség.

Nézzük először a zöld ásványcsoportokat. Keressük meg a D ábrán piros nyíllal jelölt szemcsét az elektronmikroszkópos felvételeken (E‒F). 

Mellénydísz (27. minta) különböző nagyítású sztereomikroszkópos (A‒D) és pásztázó elektronmikroszkópos (E‒F) felvételeken. A pontos nagyítást nem tudom megmondani (nem tudhatom, ki milyen méretben nézi a képeket), de a fotók egymáshoz képesti nagyítását jól látom: a B fotó nagyítása az A-hoz képest kb. ötszörös. A pontos méretekről a méretarányok tájékoztatnak.
Az elektronmikroszkópos fotókat Bendő Zsolt készítette. 

Az E ábra piros ellipszise a D fotón látható részletet jelöli, a D‒F fotók piros nyilai ugyanarra a kristálycsoportra mutatnak. Megtaláltam, amit kerestem, jöhet a kémiai összetétel meghatározása.

kultúrszájenszhír

A Tudomány Ünnepe alkalmából a Szépművészeti Múzeumban november 25-én konferenciát rendeznek

Művészet és tudományok, az archeometria és a társtudományok kapcsolata

címmel.

A program itt elérhető.