Natural and amorphous arsenic sulfide pigments: characterization, degradation and influence of the binding medium

Datum: 18 september 2017

Locatie: Campus Middelheim, A.143 - Middelheimlaan 1 - 2020 Antwerpen (route: UAntwerpen, Campus Middelheim)

Tijdstip: 15 uur

Organisatie / co-organisatie: Departement Chemie

Promovendus: Marc Vermeulen

Promotor: Koen Janssens & Jana Sanyova

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Marc Vermeulen - Faculteit Wetenschappen, Departement Chemie



Abstract

Arseensulfiden komen overeen met een groep pigmenten gebruikt in een grote verscheidenheid aan objecten, gaande van het Oude Egypte tot de vroeg-20ste-eeuwse decoratieve kunsten, waarvan de kleur varieert van heldergeel tot levendig oranjerood. Hun levendige kleuren kunnen echter na verloop van tijd veranderen, waarbij ook het uitzicht van het kunstwerk wijzigt. Om de objecten waarop ze worden gebruikt te behouden is het daarom van cruciaal belang om de chemische reacties in deze kunstenaarspigmenten te begrijpen. Dit vormt de basis van dit onderzoek.

Historisch gezien worden arseen-sulfidepigmenten beschouwd als gemakkelijk herkenbaar vanwege het beperkte aantal arseenbevattende pigmenten in het kunstenaarspalet. De identificatie van natuurlijk orpiment (As2S3) of natuurlijke realgar (As4S4) was vaak gebaseerd op elementaire analyses in respectievelijk gele en oranjerode zones. Met de beschrijving van amorfe arseen-sulfidepigmenten (g-AsxS100-x) in de 14e eeuw en de identificatie van pararealgar (As4S4), het gele door licht geïnduceerde degradatieproduct van realgar, werd duidelijk dat er nieuwe manieren nodig waren om arseen-sulfidepigmenten te karakteriseren. Van alle beschikbare technieken bleek ramanspectroscopie een van de meest interessante vanwege het vermogen om de verschillende kristallijne en amorfe vormen van elkaar te onderscheiden op basis van hun vibratiehandtekeningen. In dit onderzoek werd ramanspectroscopie tevens gebruikt om belangrijke informatie te verkrijgen over de productieprocessen van amorfe arseen-sulfidepigmenten. Deze informatie is van cruciaal belang om de geschiedenis van het gebruik en technische innovaties van het pigment te begrijpen.

Samen met de karakterisering van de verschillende vormen van arseen-sulfidepigment, richtte dit onderzoek zich door middel van een multi-analytische aanpak ook op het chemische gedrag van de pigmenten, van de vorming van arsenaatsoorten in vochtige omgevingen tot de invloed van extrinsieke factoren zoals bindmiddel of licht op het pigment zelf of op andere verbindingen in het verfsysteem. Door de combinatie van conventionele methoden (raman- of infraroodspectroscopie, optische en elektronische microscopie) en geavanceerde technieken (SR-XANES, elektrochemie) werd aangetoond dat niet alle pigmenten en bindmiddelen zich bij veroudering op dezelfde manier gedragen. Bovendien werd een door licht geïnduceerde structurele modificatie van natuurlijk orpiment, gelijkaardig aan die waargenomen bij de transformatie van realgar tot pararealgar, geïdentificeerd als oorzaak van de door arseensulfide geïnduceerde verdonkering van koper- en loodgebaseerde pigmenten.

De toegenomen kennis over de karakterisering en afbraak van arseensulfide die wordt voorgesteld in deze doctoraatsverhandeling belooft van nut te zijn bij het opstellen van betere richtlijnen voor de diagnostiek, conservatie, tentoonstelling en opslag van deze objecten en moet de toekomstige generaties in staat stellen om van de kunstwerken te genieten in omstandigheden die hun originele vorm zo dicht mogelijk benaderen.



Url: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen