Oranjerood vervaagt op schilderijen

Datum: 5 maart 2015

Inleiding: Wetenschappers van UAntwerpen analyseerden een piepklein monster uit een werk van Vincent van Gogh. De nieuwste onderzoekstechnieken leerde hen dat een zeldzaam mineraal een belangrijke rol speelt in de verkleuring van oranjerode verf.

Oranjerood vervaagt op schilderijenRode menie kennen we vooral van de klassieke oranjerode roestwerende verf. Kunstenaars gebruiken deze felle kleur al sinds de oudheid in hun schilderijen. Maar door verschillende chemische processen verkleurt de intense tint na verloop van tijd.

Even wetenschappelijk: rode menie – meer bepaald lood(II,IV)oxide, ook loodmenie of minium genoemd – heeft als chemische formule Pb3O4 en de kleur ervan vervaagt mettertijd. Soms slaat de kleur donker of zelfs zwart uit, als het rode loodpigment wordt omgezet in plattneriet (β-looddioxide) of loodglans (galeniet, een loodsulfide). Daarnaast kan de kleur ook lichter uitslaan of afbleken door omzetting in loodsulfaat (grijs) of loodcarbonaat (wit).

Een team van de Universiteit Antwerpen, onder leiding van prof. Koen Janssens, is erin geslaagd om meer duidelijkheid te krijgen over het degradatieproces van rode menie, dat aan deze verbleking ten grondslag ligt. De onderzoekers bestudeerden een microscopisch klein monster van het schilderij ‘Korenvelden onder wolkenluchten’ van Vincent Van Gogh (1889, olie op doek, Kröller-Müller Museum, Nederland).

“We gebruikten gesofisticeerde methoden, namelijk X-stralendiffractie-beeldvorming en -tomografie, om de distributie van verschillende kristallijne verbindingen in het monster te bepalen, en dat met een zeer hoge ruimtelijke resolutie en specificiteit”, legt Janssens uit. “In tegenstelling tot de klassieke methoden voor röntgenkristallografie leverden onze nieuwe methoden een diepteprofiel op van de samenstelling van het monster zonder het open te snijden. Het minuscule stukje Van Gogh bleef dus bewaard tijdens het onderzoek.”

Omgeving beter controleren
Tijdens dit experiment ontdekten de onderzoekers een onverwachte verbinding: een exotisch loodcarbonaatmineraal, plumbonacriet genaamd (3PbCO3•Pb(OH)2•PbO). “Dit is de eerste keer dat we deze stof terugvinden in een schilderij dat dateert van voor het midden van de twintigste eeuw”, zegt Frederik Vanmeert, eerste auteur van het artikel. “Onze ontdekking brengt klaarheid in het verkleuringsproces van loodmenie.”

Op basis van hun bevindingen hebben de wetenschappers een mogelijk reactiemechanisme voorgesteld voor de vervaging van rood lood onder invloed van licht en kooldioxide: invallende lichtstralen slaan elektronen los in het halfgeleidermateriaal waardoor het rode lood gereduceerd wordt tot het zeer reactieve PbO. Vervolgens bindt dit zich geleidelijk aan CO2 uit de lucht of gevormd bij chemische afbraak van de olie in de verf. Zo wordt het tussenproduct plumbonacriet gevormd, dat vervolgens wordt omgezet in hydrocerussiet en later, na nog meer CO2-absorptie, tot cerussiet. Deze afbraakproducten zijn wit van kleur en staan samen bekend als loodwit, een meest frequent gebruikte kunstenaarspigment.

“Deze resultaten tonen aan dat de chemische bestanddelen van belangrijke en unieke kunstwerken onder invloed van licht met (onschuldige) chemicaliën uit de atmosfeer kunnen reageren en hierdoor, in de praktijk op niet-omkeerbare wijze, van kleur veranderen”, concludeert prof. Koen Janssens. “We pleiten voor het beter controleren en reguleren van de omgeving (lichtsterkte, luchtkwaliteit) waarin belangrijke kunstwerken bewaard worden en aan het publiek worden getoond.”

Het toptijdtijdschrift Angewandte Chemie bericht over de vondst van de Antwerpse onderzoekers.