Kunst und Chemie - Gesellschaft Deutscher Chemiker · • Hauptanliegen ist die Untersuchung von...
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Kunst und ChemieKunst und Chemie
Mit dem mobilen RMit dem mobilen Rööntgenlabor durch die ntgenlabor durch die MuseenMuseen
Prof. Dr. Jörn Müller; Dr. Heike Stege; Dr. Stefan Röhrs; Dr. Oliver Hahn
Institut für Chemie
ArchArchääometrieometrie
• Archäometrie umfasst die Entwicklung und den Einsatz naturwissenschaftlicher Methoden zur Lösung kulturhistorischer Fragestellungen.• Hauptanliegen ist die Untersuchung von Kunst- und Kulturgütern der Menschheitsgeschichte im Hinblick auf Materialien, Herstellungstechniken, Datierung, Echtheit, Herkunft u. a.• Dies schließt die fächerübergreifende Mitwirkung der Biowissenschaften, Chemie, Geowissenschaften und Physik von naturwissenschaftlicher Seite sowie der archäologischen Disziplinen, Kunstgeschichte, Denk-malpflege und Restaurierung von kulturhistorischer Seite ein.
MethodenauswahlMethodenauswahl derder ArchArchääometrieometrie
• Radiocarbon-Methode (1000 – 40 000 a)
• Thermolumineszenz-Analyse (Keramik)
• Kernspaltspuren-Verfahren
• Dendrochronologie (Holz; bis 4000 a)
• Licht- und Elektronenmikroskopie
• Kristalloptische Methoden
• Röntgenographische Methoden
• Differentialthermoanalyse
• Chemische und spektroskopische Material-Analysen
KLMBohrsches
Atommodell
Die RFA-Methode1. Das Atom verliert ein Elektron2. Es entsteht ein angeregtes Ion
KLM
Die RFA-Methode
BohrschesAtommodell
1. Das angeregte Ion relaxiert2. Elektron aus höherer Schale füllt Loch
Elektronenloch
EigenschaftenEigenschaften des ArtTAXdes ArtTAX• tragbares Gerät – Einsatz im Museum
• zerstörungs- und berührungsfreie Analyse
• fokussierter Strahl – Lokalanalyse (80 - 100 µm)
• Elemente von Na bis U analysierbar – He-Spülung
• flexible Positionierung in 3 Raumachsen
• unregelmäßig geformte Objekte beliebiger Größe
• Montage innerhalb 45 min - 30 min Aufwärmzeit
ElementanalytikElementanalytik
Mit den meisten RFA-Geräten detektierbar: BlauDetektierbar mit ArtTAX: Gelb + Blau
Unter bestimmten Bedingungen detektierbar: Rot
0 5 10 15 20
2000
4000
Cl
RbSr
Compton scattering
Mo(K)
Pb
Ge
ZnCu
Ni
CoFe
Mn
CrTi
Ca
KMo(L)Al
Na
Si
Inte
nsity
in C
ount
s
Energy in keV
NachweisgrenzenNachweisgrenzen f. f. PbPb--freiesfreies GlasGlas
Standard: NIST 610 alle Metalle ~ 500 ppm
K-Linien:Na2O 3.8 %MgO 2.0 %Al2O3 0.39 %K2O 49 ppmFe 19 ppmCo 18 ppmCu 19 ppmSr 29 ppmSnO2 0.032 %BaO 0.44 %L-Linien:Pb 29 ppmU 120 ppm
Bedingung: 40 kV, 600 µA, 300 s Messzeit, in He
LimousinerLimousiner EmailkunstEmailkunst
• 12. und 13. Jhr.: Grubenschmelzarbeiten
• Ab Ende 15. bis 17. Jhr.: Maleremails
• Seit 16. Jhr.: Auch Arbeiten in Grisaille-Technik(Grau-in-Grau-Malerei)
• 19. Jhr. (Historismus): Zahlreiche Nacharbeiten und Fälschungen
16. 16. JahrhundertJahrhundert
Herzog Anton Ulrich Museum
Schule Jean I. Pénicaud
Gefangennahme Christi (Judas-Kuss)
21,8 x 17,9 cm
Um 1520/30
Polychromes Maleremail
HAUM Lim 27
16. 16. JahrhundertJahrhundert
Herzog Anton Ulrich Museum
Jean Miette
Triumphzug des Pythagoras/ Orpheus
H 30,3 cm
2. Hälfte 16. Jhr.
Polychromes Maleremail, Grisaille, Goldzeichnung
HAUM Lim 144
16. 16. JahrhundertJahrhundertHerzog Anton Ulrich Museum
Umkreis Léonard Limosin
Urteil des Paris
46,1 x 37,0 cm
3. Drittel 16. Jhr.
Grisaille auf Blau, gelbes Email, Goldmalerei
HAUM Lim 80
MaterialienMaterialien ffüürr MaleremailsMaleremails
Glasmasse: Erschmolzen aus Quarz (SiO2) und Flussmitteln wie Na2CO3 und K2CO3 (Begleit-elemente Ca, Mg, P, Cl, S, Fe, Sr, Rb), ggf. PbO.
Transparente Farben und Schwarz: Nur 4 Elemente: Fe, Cu (als Oxide, relativ rein); Co, Mn(Mineralien, Begleit- u. Spurenelemente).
Opakes Weiß: Bleistannat mit farblosem Glasverschmolzen. Opakisierung durch diffuse Licht-streuung an SnO2-Partikeln im Glas. Im 18. und 19. Jhr. Trübung durch Bleiarsenat.
EinigeEinige RohstoffeRohstoffe des 15. des 15. bisbis 17. 17. JhrJhr..
SiO2: Sand; Kiesel; Feuerstein
Na2O: Soda (sel alcali) aus Strandpflanzenasche
K2O: Weinstein; Salpeter; Farn- und Holzasche
CoO: Zaffer bzw. Smalte (KCo-silicat) aus Sachsen
MnO: Périgord-Stein (aus dem Périgord naheLimoges)
Fe2O3: Hämatit (Variante sanguine); grünes Vitriol (FeSO4); Hammerschlag (Fe3O4)
PbO: Blei, Bleiglätte, Mennige (Pb3O4)
DatenbankDatenbank
Enthält Ergebnisse für die folgenden Bestandteile:
Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, Cl,
K2O, CaO, TiO2, Cr2O3, MnO,
Fe2O3, CoO, NiO, CuO, ZnO,
As2O3, SnO2, Sb2O3, PbO, BaO,
BiO2, UO2
Basis: Ca. 165 Einzelstücke
MuseenMuseen / / SammlungenSammlungen• Herzog Anton Ulrich-Museum Braunschweig
(Sammlung von Herzog Anton Ulrich bis 1785 abgeschlossen, nurwenige Ankäufe im 19. und 20. Jhr.)
• Kunstgewerbemuseum Berlin
• Grünes Gewölbe Dresden
• Sammlung Schloss Pillnitz
• Private Sammlung in Hamburg
• J. Paul Getty Museum Los Angeles
• Victoria und Albert Museum London
ElementeElemente alsals ZeitmarkerZeitmarker
Chrom (eingesetzt seit 1845)Transparent: grün (10), gelb (7), braun (2),
schwarz (1), blau (3), türkis (2), grau (1)Opak: schwarz (3), rot (2), braun (1), grau (1)
Uran (eingesetzt seit ca. 1830)Transparent: gelb (2)
Opak: fleischfarben (2)
Iridium (eingesetzt seit ca. 1840) Opak schwarz (Soyer, Paris vor 1878)
19. 19. JahrhundertJahrhundert
Pillnitz Sammlung
P. Soyer, Paris
Kopf der Minerva
7,9 x 6,4 cm
Vor 1878
•Ir gefunden in schwarzer Kontur
Pil 2
19. 19. JahrhundertJahrhundert
HAUM Lim219
Herzog Anton Ulrich Museum
Anonym
Biblische Szene
∅ ca. 25 cm
•Pb-Arsenat-Weiß
•Hoher Pb-Gehalt in transparenten Farben
•Wenig Verunreinigg.
Herzog Anton Ulrich Museum
Anonym
Isabella Clara Eugenia
11 x 15 cm
•Pb-Arsenat-Weiß
•Hoher Pb-Gehalt in transp. Farben
•Chrom im blaugrünenHintergrund
19. 19. JahrhundertJahrhundert
HAUM Lim226
KunstgewerbemuseumBerlin
Signiert “S.C.” und “1564”
Triumphzug
Höhe 32,5 cm
•Uran
•Chrom
•Hoher Pb-Gehalt in transp. Farben
19. 19. JahrhundertJahrhundert
KGM W132
KunstgewerbemuseumBerlin
Anonym
Monatsteller Dezember
∅ 21 cm
•Crowning (Deckemail)
19. 19. JahrhundertJahrhundert
KGM W131
Herzog Anton Ulrich Museum
Signiert “P.R.” und “1545”
Pontius Pilatus wäscht seine Hände
9 x 14 cm
•PbO/SnO2 im Weiß = 1,3
•Wenig Pb im Schwarz
•Viel Ca im Gegenemail
Wahrsch. 16. Jhr.; früheGrisaille-Arbeit Pierre Raymonds
FraglicheFragliche StStüückecke
HAUM Lim222
KunstgewerbemuseumBerlin
Signiert “Leonard Limosi”
Maria mit Jesus u. Johannes
10,8 x 13,5 cm
•keine Pt-Tinte, Hg in Au
•Gegenemail: Viel Ca + Pb
•Weiß: PbO/SnO2 = 1,13
•Wenig Pb in div. Farben
Wahrscheinlich 17. Jhr.
FraglicheFragliche StStüückecke
KGM K4994
Kunstgewerbemuseum Berlin
Zugeschr. Jean II Pénicaud
Porträt des Bacchus
∅ 25 cm
•Schwarz: Wenig Pb
•Weiß: PbO/SnO2 = 1,4
•Gegenemail: Viel CaO
Wahrscheinl. Mitte 16. Jhr.
FraglicheFragliche StStüückecke
KGM K4997
5 10 15
0
50000
100000
Cr
PbPb
CuFeCr
Pb
Pb
Pb
Inte
nsity
/Cou
nts
Energy /keV
Gelbpigment in der KolorierungGelbpigment in der Kolorierung
Kupferstichkabinett Berlin
Albrecht Dürer (1471-1528)
Sankt Eustachius
Chromgelb, d.h. Kolorierung des 19. Jhs.
Datierung von FarbmittelnDatierung von Farbmitteln
Azurit: 2CuCO3 x Cu(OH)2Bleiweiß: 2PbCO3 x Pb(OH)2Calcit: CaCO3
Goldtusche: Au Malachit: CuCO3 x Cu(OH)2Mennige: Pb3O4
Ocker: Fe2O3 x mH2O Zinnober: HgS
⇒⇒⇒⇒ Kolorierung des 16. Jhs.
Chromgrün: Cr2O3 x mH2OZinkweiß: ZnO
⇒⇒⇒⇒ Kolorierung des 19. Jhs.
Kupferstichkabinett Berlin
Albrecht Dürer(1471-1528)
Petrus und Johannes
heilen den Lahmen
Datierung von FarbmittelnDatierung von Farbmitteln
Eisengallustinten wurden aus Gerbstoffen (Gallus-
säure), Vitriol, Gummi Arabicum und Wein, Bier oder
Weinessig hergestellt; sie enthalten Verunreinigungen
oder Beimischungen von K, Ca, Mn, Cu, Zn .
Farbstifte enthalten neben Kaolin anorganische
Pigmente wie Preussisch Blau , Chromgelb ,
Chromgrün , Ultramarin und Zinnober .
Das Verhältnis von Graphit zu
Ton bestimmt die charak-
teristischen Eigenschaften von
Bleistiften .
Historische SchreibmaterialienHistorische Schreibmaterialien
Goethe an Johann Christian Kestner(14. April 1773)
5 6 7 8 9 10
100
1000
10000
Cu
, K
ββ ββ
Zn
, K
αα αα
Cr,
Kββ ββ;
Mn
Kαα αα
Fe
, K
ββ ββ
Cu
, K
αα αα
Zn
, K
ββ ββ
Cr,
Kαα αα
Fe
, K
αα αα
Originaltinte Streichung Papier
Inte
nsi
tät,
Co
un
ts
Energie, keV
Der Befund von Chrom
verweist die Streichung
eindeutig ins 19. Jh.!
Datierung von Datierung von EisengallustintenEisengallustinten
f.103v,
schwarzbraune
Eisengallustinte
auf Hadernpapier
Mozart (1756-1791)Die Zauberflöte
3 6 9
100
1000
10000
Inte
nsitä
t, C
ount
s
Energie, keV
Tinte Papier
TinteTinte--PapierPapier--SystemSystem
hell braun braun
dunkel braun
Mozart, Die Zauberflöte,folio 38
Die visuelle Charakterisierung liefert
drei verschiedeneTintentypen...
Untersuchung mit Mikro-RFA
0.00
0.02
0.04
0.06
ZnMnCu
W =
Kiw
i/KF
ewF
e
⇒ zwei Typenwerden unterschieden
Flächenbelegung hellbraun: 0.6 in mg cm-2: braun: 3
dunkelbraun: 0.7
Anwendung des "Anwendung des "fingerprintfingerprint" Modells" Modells
Fragment of Faust II
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0 0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
[Zn]/[Fe] [Cu]/[Fe]
(a) Faust I (a) Faust I, amendments (b) Faust I Faust II
[Mn]/[Fe]
Manuskriptseite aus Faust I
original
amendment
original
Goethe (1749 – 1832)
Goethe- und Schiller-Archiv, Weimar
Goethes FaustGoethes Faust