Zapewne wielu z was podziwia niesamowite obrazy takich mistrzów, jak Vincent van Gogh i jego współcześni. Niesamowita wyobraźnia, fascynujące kolory. Mistrz Vincent bardzo lubił malować słoneczniki – stworzył całą serię obrazów poświęconych tym sympatycznym kwiatom.
Źródło: Wikipedia
Licencja: domena publiczna
No a jak się maluje słoneczniki, to trzeba koniecznie sięgnąć po żółtą farbę. I tu trafiamy na trop farmaceutyczny, albowiem pigmentem, który w XIX w. zaczęli stosować malarze był siarczek kadmu (CdS) – związek o intensywnej żółtej barwie.
Autor: Chemicalinterest
Licencja: CC BY SA 3.0
Farmacja? Tak, bo właśnie na początku XIX w. w sprzedawanych w niemieckich aptekach preparatach cynku znaleziono nowy pierwiastek, który nazwano kadmem (Cd). Jego związki występują właśnie w rudach cynku, choć w niewielkich ilościach. Związki kadmu, tak jak większości metali ciężkich, są dla człowieka niezwykle szkodliwe. W tamtych czasach jednak o tym nie wiedziano, a artyści uwielbiali stosować żółcień kadmową do wyrobu pigmentów, ponieważ związek ten jaśniał niezwykłym blaskiem. Ale szkodliwość to jeden z aspektów, innym jest trwałość, a w zasadzie jej brak. Jeszcze za życia van Gogha zauważono, że żółte kolory na jego płótnach zmieniają się. Jasna, bardzo żywa barwa stopniowo gasła, zmieniając się w brązowawą albo ziemisto białą. Wiemy o tym nie tylko z opowieści tych, którzy go znali osobiście. Napisał w życiu wiele listów i tam właśnie dzielił się przemyśleniami o degradacji pigmentów na obrazach.
A teraz na pomoc przyszła nauka, przed którą postawiono dwa pytania:
1. Co powoduje degradację żółtej barwy?
2. Czy (a jeśli tak, to jak) można ten proces zatrzymać?
Na szczęście dziś dysponujemy wyrafinowanymi metodami badań nieniszczących, takimi jak spektrometria rentgenowska (XRF). Nie trzeba pobierać próbek z obrazu, wystarczy go zbombardować promieniowaniem rentgenowskim. Reszta jest kwestią techniki. W tym przypadku badania musiały być bardzo precyzyjne. Aby wiązka elektronów była jak najbardziej skupiona na konkretnym punkcie obrazu, do badania trzeba było wykorzystać (paradoksalnie) gigantyczne urządzenie zwane synchrotronem. Wybór padł m.in. na niemiecki olbrzymi akcelerator cząstek – synchrotron DESY w Hamburgu (długość kolistego tunelu to 6,3 km). Drugim ośrodkiem, w którym prowadzono badania był Europejski Ośrodek Promieniowania Synchrotronowego w Grenoble (Francja).
Bez wchodzenia w szczegóły napiszę, że taka analiza pozwala na bardzo precyzyjne określenie składu pierwiastkowego próbki – w tym przypadku pigmentu na obrazie.
Uzyskane w różnych laboratoriach wyniki są bardzo ciekawe z chemicznego punktu widzenia. Pierwotnie uważano, że problemem jest światło, które może powodować rozkład siarczku kadmu z wydzieleniem metalicznego kadmu (szary). Tymczasem okazało się, że w szarzejącym pigmencie odkryto dwa inne związki kadmu. Pierwszym był siarczan kadmu(II), czyli CdSO4. Związek ten powstaje przez powolne utlenienie siarczku tlenem z powietrza w obecności wilgoci. Ale nieco bardziej zaskakujące było wykrycie szczawianu kadmu (CdC2O4). Ale tylko nieco bardziej. Kluczem do tej zagadki jest werniks – szlachetny lakier stosowany do rozdzielania warstw obrazu albo zabezpieczenia zewnętrznej warstwy. Jednym z jego składników, którego zadaniem jest przyśpieszenie schnięcia lakieru, jest szczawian (np. manganu). Niestety, mieszanka tych wszystkich związków powoduje szybką degradację obrazów. Co do drugiego pytania – czy da się ten proces zatrzymać? Jak dotąd nie znaleziono sposobu. Sprawa jest dość trudna, ponieważ z czasem składniki werniksu ulegają rozkładowi, więc mamy do czynienia ze skomplikowaną mieszaniną złożonych związków chemicznych. Niemniej jednak te wszystkie precyzyjne analizy mogą być podstawą do poszukiwania sposobu powstrzymania dalszej degradacji.
Podobne problemy dotknęły też piękne dzieło innego artysty – Henri Matisse’a „Le bonheur de vivre” („Radość życia”), który także zawiera sporo żółcieni kadmowej.
Źródło: Wikipedia
Licencja: Domena publiczna
Co ciekawe – starożytni mieszkańcy Ameryki Centralnej potrafili stworzyć żółty (i niebieski) barwnik, trwały przez wiele setek lat – bez użycia związków metali ciężkich. Ale o tym napiszę w osobnym odcinku.