Plakat - Wydział Chemii UW

Analiza chromatograficzna spoiwa
malarskiego w akwareli
Jolanta Chełstowska
Wydział Chemii UW, Pracownia Radiochemii
Kierownik i opiekun pracy: dr hab. Tomasz Gierczak
Rok akademicki: 2007/2008
CEL PRACY
Celem mojej pracy była analiza spoiwa akwarelowego co wiązało się przeprowadzeniem chromatografii gazowej sprzęŜonej ze spektrometrią mas
oraz optymalizacją procedury analitycznej dla badanych związków do warunków pracy na unikatowych wieloskładnikowych próbkach rzeczywistych.
Obiektem badań były próbki zabytkowych akwareli, pochodzących ze zbiorów Muzeum Narodowego w Warszawie z cennej teki Vestigia delle Terme di Tito.
Sześćdziesiąt duŜych plansz przedstawiających Złoty dom Nerona (jedną z najsłynniejszych budowli staroŜytności) wykonali: malarz Franciszek
Smuglewicz, architekt Vinzenzo Brenna i rytownik Marco Carloni w połowie XVIII wieku. Dzieła przygotowywane były do wystawy w Muzeum
Narodowym w Warszawie w dwusetną rocznicę śmierci malarza Franciszka Smuglewicza.
Wystawa rozpoczęła się 05.05.2008 r. i potrwa do 13.07.2008 r.
WSTĘP
„To właśnie jest wspaniałe w malarstwie: moŜna przywołać coś, co się utraciło i zachować to na zawsze”
Tracy Mack
Zachowanie malowideł „na zawsze” jest ogromnym wyzwaniem dla współczesnych konserwatorów dzieł sztuki. Nawet przy duŜych staraniach
i zachowaniu wszelkiej ostroŜności, podlegają one bezustannemu działaniu niszczących czynników środowiska w którym się znajdują. Komplikacje
pojawiające się podczas analizy zabytkowych obrazów, związane są ze strukturą warstwy malarskiej, zbudowanej z róŜnorodnych materiałów.
Dzięki znajomości składu chemicznego poszczególnych warstw malarskich tj. substancji barwnych, spoiw, werniksów moŜliwe jest nie tylko zastosowanie
odpowiedniej metody konserwacji ale takŜe datowanie obiektu oraz ustalenie jego proweniencji. Skład chemiczny materiałów malarskich jest bowiem
charakterystyczny dla odpowiedniej epoki oraz społeczności, która wytworzyła dany obraz. Istotna w analizie zabytków jest wartość materialna dzieła,
co wiąŜe się z koniecznością pobierania próbki w ilości minimalnej (nie uszkadzającej dzieła) a zarazem dającej wiarygodne wyniki badań. Analiza
takich próbek, wymaga zatem zastosowania starannie zoptymalizowanych procedur analitycznych, selektywnej detekcji i niskich granic
oznaczalności.
Częstym oraz istotnym obiektem badań konserwatorskich jest spoiwo malarskie. Dostarcza badaczom cennych informacji odnośnie zastosowanej techniki
malarskiej. Spoiwem jest substancja, która wraz z pigmentem tworzy na powierzchni powłokę malarską. W składzie spoiw naturalnych znajduje się
wiele związków tworzących mieszaninę. W zaleŜności od charakteru tych związków wyróŜnia się trzy główne rodzaje spoiw: białkowe, olejne oraz
sacharydowe. W badaniach identyfikacji związków wchodzących w skład spoiw malarskich najszerzej stosowaną metodą jest chromatografia gazowa
sprzęŜona ze spektrometrią mas. Wykonane przeze mnie badania dotyczą analizy spoiwa sacharydowego, które jest głównym składnikiem farb
akwarelowych.
Spoiwa w akwareli:
Najczęstszymi spoiwami wykorzystywanymi do wyrobu farby akwarelowej są gumy roślinne (w szczególności guma arabska).
Są to wycieki z pni i gałęzi drzew, powstałe na skutek ich nacięcia. Rzadziej stosowane są teŜ: dekstryna oraz wodne wyciągi z nasion i ziaren roślinnych,
uzyskiwane w temperaturze wrzenia.
MIEJSCE
POBRANIA
PRÓBKI
CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA
WYNIKI
SKŁAD JAKOŚCIOWY ANALIZOWANYCH SPOIW WZORCOWYCH
Schemat procedury analitycznej
Objaśnienie skrótów:
ARA- Arabinoza
RHA- Ramnoza
FUC- Fukoza
XYL- Ksyloza
MAN- Mannoza
GAL- Galaktoza
GLU- Glukoza
„+” – obecne
„-” – nieobecne
PRÓBKA
SPOIWA
+2M TFA
hydroliza
Zdjęcie wykonała Pani mgr ElŜbieta Rosłoniec aparatem
Nikon Coolpix 990 z mikroskopem Nikon1500 SMZ
Laboratorium Muzeum Narodowego w Warszawie
CHROMATOGRAFIA GAZOWA
MONOSACHARYDY
odparowanie TFA
Skład próbki rzeczywistej
+ pirydyna
ROZTWÓR
MONOSACHARYDÓW
W PIRYDYNIE
+ HMDS/TMCS
derywatyzacja
% prądu jonowego dla
wybranych jonów SIM
WIELKOŚĆ
PRÓBKI:
50µg
120
ARA
100%
GAL
99%
ARA
82%
100
GAL
61%
RHA
59%
80
60
40
20
FUC
9%
GAL
15%
8,1
9,7
GLU
16%
GLU
13%
0
7,4
7,5
7,8
10,2
czas retencji [min]
CHROMATOGRAFIA
GAZOWA
10,6
10,7
11,4
W skład próbki rzeczywistej wchodzą
monosacharydy charakterystyczne dla
gumy arabskiej oraz glukoza. MoŜna
przypuszczać, Ŝe w badanych
planszach spoiwem była guma arabska
oraz spoiwo, którego głównym
składnikiem jest glukoza np. dekstryna,
skrobia ziemniaczana, klej pszenny lub
ryŜowy.
WNIOSKI
Warunki chromatograficzne:
Chromatograf gazowy sprzęŜony ze spektrometrem mas
Zestaw GC/MS firmy SHIMADZU składa się z kapilarnego chromatografu gazowego (GC-17)
wyposaŜonego w autosampler, dozownik typu split/splitless oraz kwadrupolowy spektrometr mas
(QP5000) z jonizacja strumieniem elektronów (EI) o standardowej energii 70 eV.
Spektrometr mas pracuje zarówno w reŜymie całkowitego prądu jonowego (TIC), jak równieŜ w reŜymie
monitorowania wybranych jonów (SIM).
Oprogramowanie obsługujące zestaw GC/MS wyposaŜone jest w bibliotekę widm masowych NIST 5.0,
konieczną od identyfikacji analitów.
Kolumna chromatograficzna HP-5, długość 25m,
GAL
średnica wewnętrzna 0,2mm,
grubość filmu fazy stacjonarnej 0,33µm
GAL
Ciśnienie na wlocie kolumny: 90kPa
ARA
Temperatura dozownika: 250˚C
ARA
Temperatura kolumny: 150-250˚C
RHA
(2min w temp. początkowej, wzrost 10˚C/min,
GLU
GAL
5min w temp. końcowej)
GLU
FUC
Temperatura linii transferowej: 280˚C
Czas analizy: 17min
Czas retencji [min]
Monitorowane jony w trybie SIM: 191, 204, 217
CHROMATOGRAM PRÓBKI RZECZYWISTEJ
ANALIZOWANEJ METODĄ GC/MS W TRYBIE SIM
Opracowana została szybka i skuteczna procedura
przygotowania próbek materiałów polisacharydowych
(gumy roślinne, skrobia, dekstryna, agar, klej pszenny oraz
ryŜowy) uŜywanych jako spoiwa akwarelowe do analizy
metodą kapilarnej chromatografii gazowej.
W badanych spoiwach zidentyfikowano następujące
monosacharydy: arabinozę, ramnozę, fukozę, ksylozę,
galaktozę oraz glukozę.
Dobrano optymalne warunki hydrolizy materiałów
polisacharydowych oraz reakcji przeprowadzania w
pochodne powstałych w wyniku hydrolizy monosacharydów.
Wykluczono wpływ obecności nieorganicznego pigmentu
na proces przygotowania próbek materiałów
polisacharydowych do analizy.
Zbadano wpływ procesu izomeryzacji monosacharydów
na powtarzalność opracowanej procedury.
Zastosowano opracowaną procedurę do analizy spoiwa
akwarelowego w obiekcie muzealnym – akwarele
(Vestigia delle Terme di Tito) autorstwa Franciszka
Szmuglewicza, Vinzenzo Brenny i Marco Carloniego.
Tło plakatu: obraz wykonany przez Franciszka Smuglewicza. Fragment dekoracji ściany sali 15 Złotego Domu Nerona.
Przedstawia stojącą kobietę z wieńcem laurowym i okazałą złotą wazę. Muzeum Narodowe w Warszawie.