Kunst und Chemie - Gesellschaft Deutscher Chemiker · • Hauptanliegen ist die Untersuchung von Kunst- und Kulturgütern der Menschheitsgeschichte im Hinblick auf Materialien, Herstellungstechniken,

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

Die RFA-Methode

KLMBohrsches

Atommodell

anregendesRöntgenquant

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

KLM

M

α2 α1

L

Kβ1

α2α1

K - Serie

L - Serie

Die RFA-MethodeFluoreszenzquant(Kβ-Linie)

Die RFADie RFA--MethodeMethode

Jedes Atom

hat seine

eigenen

charakteris-

tischen

Energien!

Spektrum des

Standard-

Materials

SRM 610.

Nur K-Linien

sind gezeigt!

RFARFA--SpektrumSpektrum

Das Das ArtTAXArtTAX µµµµµµµµRFARFA--GerGeräätt

MesskopfMesskopf des des ArtTAXArtTAX

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



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

BleigehaltBleigehalt von von transparentemtransparentem GlasGlas

SpurenSpuren ((RbRb) in ) in transparentemtransparentem GlasGlas

SpurenSpuren (Ti) in (Ti) in transparentemtransparentem GlasGlas

Co/NiCo/Ni--VerhVerhäältnisltnis in in transparentemtransparentemSchwarz und Schwarz und BlauBlau

HauptkomponentenHauptkomponenten in in weiweißßemem GlasGlas

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)


Pillnitz Sammlung

P. Soyer, Paris

Kopf der Minerva

7,9 x 6,4 cm

Vor 1878

•Ir gefunden in schwarzer Kontur

Pil 2


HAUM Lim219


Anonym

Biblische Szene

∅ ca. 25 cm

•Pb-Arsenat-Weiß

•Hoher Pb-Gehalt in transparenten Farben

•Wenig Verunreinigg.


Anonym

Isabella Clara Eugenia

11 x 15 cm

•Pb-Arsenat-Weiß

•Hoher Pb-Gehalt in transp. Farben

•Chrom im blaugrünenHintergrund


HAUM Lim226

KunstgewerbemuseumBerlin

Signiert “S.C.” und “1564”

Triumphzug

Höhe 32,5 cm

•Uran

•Chrom

•Hoher Pb-Gehalt in transp. Farben


KGM W132


Anonym

Monatsteller Dezember

∅ 21 cm

•Crowning (Deckemail)


KGM W131


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


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.


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.


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

Documents

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