Михаил Левицкий - Карнавал молекул. Химия необычная и забавная

Пожалуй, самое важное, что все найденные методики не решали проблему стабилизации – сохранения на долгое время результатов реставрации.

При реставрации бронзовых предметовосновная проблема та же: чтобы сохранить полученные результаты, необходимо удалить следы хлорида меди CuCl 2, приводящие к появлению «бронзовой болезни». Часто используют длительную многократную промывку водой (иногда в течение нескольких месяцев) для извлечения ионов хлора Cl –из пор, трещин и полостей.

При обработке водным раствором сесквикарбоната натрия (смесь кислого и среднего карбоната натрия NaHCO 3+ Na 2CO 3) галогениды переходят в труднорастворимые карбонаты, которые «запечатывают» хлориды меди в порах и трещинах, предохраняя их от контакта с влагой. Процесс длится несколько месяцев (при этом необходима ежедневная замена реагента), кроме того, диффузия (проникновение) новых порций реагента в мелкие полости заметно затруднена.

При коррозии предметов из железных сплавовнаиболее агрессивные продуты коррозии – хлориды железа (так же, как и в случае с хлоридами меди). Эффективна обработка бензтриазолом. Этот препарат широко используют в замкнутых системах водонагрева для предотвращения коррозии аппаратуры. Бензтриазол блокирует металлическую поверхность, препятствуя доступу влаги к активным продуктам коррозии. Применяют также трилон Б.

Результативно использование танина (более известен как дубильное вещество): он не удаляет продукты коррозии, а образует с ними на какое-то время прочные нерастворимые комплексы, предохраняющие железо от дальнейшего разрушения. Идея такого применения танина возникла после археологических раскопок в Англии, где были найдены хорошо сохранившиеся железные предметы, несмотря на то что почвы в этом районе были весьма агрессивны. Оказалось, что на месте раскопок прежде находились мастерские по дублению кож и в землю выливали отработанные растворы, содержащие танин. Опыт работы с танином показал, что он не предотвращает рецидивную (повторно возникающую) коррозию, кроме того, поверхность предмета приобретает черный цвет.

Классический способ консервации железных сплавов, называемый в быту преобразованием ржавчины, состоит в обработке поверхности ортофосфорной кислотой, содержащей ингибитор (например, уротропин), который препятствует взаимодействию кислоты с металлическим слоем. Оксиды железа при такой обработке превращаются в фосфат железа, прочно соединяющийся с поверхностью металла.

Здесь уместно отметить, что проблемы реставрации тесно связаны с чисто эстетическими вопросами. Стараясь сохранить археологический вид предмета, реставратор должен выявить его форму, показать детали украшения или конструктивные особенности, раскрыть гравировку или надпись, при этом, естественно, следует уберечь налет старины. Весьма желательно, чтобы работа реставратора была минимально заметна. Точно так же музыкант-исполнитель не должен стараться «блеснуть» мастерством, его задача – показать красоту самого произведения. Все эти эстетические принципы, определяющие границы допустимого вмешательства реставратора, сформулированы в Международной хартии по консервации и реставрации памятников и достопримечательных мест (Венецианская хартия), которая была принята в Венеции в 1964 г. на II Международном конгрессе архитекторов и технических специалистов по историческим памятникам. Рекомендациями Венецианской хартии руководствуются многие реставраторы, сочетающие искусство химического эксперимента с уважительным отношением к археологическим объектам. Например, крайне нежелательно использовать различные защитные лаковые покрытия, поскольку они отличаются от металла блеском и фактурой, что нарушает эстетическое восприятие древнего предмета (экспонат начинает напоминать лакированную безделушку), кроме того, защитные свойства многих таких покрытий незначительны.

Внушительное обилие рассмотренных реагентов для реставрации не случайно – каждый из них обладает нежелательным побочным эффектом: методика очень длительна и трудоемка или технически трудноосуществима. Некоторые способы были найдены путем экспериментальных поисков, основанных не на детальном анализе химических процессов, а скорее на интуитивно полученном удачном результате. Опыт работы с такими препаратами показал, что при их использовании сохранялась высокая вероятность появления рецидивной (повторной) коррозии после реставрации (в случае медных сплавов – это «бронзовая болезнь»). Все это привело к поиску новых методов реставрации и стабилизации.

Итак, принципы реставрации требуют максимального сбережения информации, имеющейся на экспонате, в том числе сохранения археологического вида – своеобразного аттестата древности предмета. До сих пор не существовало метода, который позволил бы полностью удалить активаторы коррозии, не рискуя при этом разрушить патинированный слой. На первое место встала задача стабилизации этого слоя.

Познакомимся с тем, как решали эти проблемы профессор Д.А. Леменовский из МГУ совместно с кандидатом технических наук М.С. Шемаханской из Государственного научно-исследовательского института реставрации. Все описанное далее представляет собой сочетание химии и технологии, реализованное по заранее продуманному плану.

Первый этапвключал поиск новых очищающих средств. Основной задачей было провести химическую очистку поверхности таким образом, чтобы сохранить исторический коррозионный слой (патину). С этой целью были испытаны высокополярные органические растворители моно-, ди- и триэтаноламины общей формулы NH x(CH 2OH) 3–x, а также современный реактив (именуемый у химиков «королем растворителей») диметилсульфоксид (CH 3) 2S=O. Были опробованы также смеси этих веществ.

Все указанные реактивы обладают хорошей проникающей способностью и способностью к комплексообразованию с катионами металлов. Они проникают через микропоры и трещины в продуктах коррозии к металлической поверхности. При этом этаноламины связывают не только катионы металлов, но и протоны кислоты Н +, заметно понижая кислотность среды и облегчая удаление хлоридов из коррозионного слоя.

На втором этапепроводили вытеснение из разрыхленного коррозионного слоя активных хлор-анионов, замещая их поливалентными борат-анионами (для медных сплавов) или фосфат-анионами (для железных сплавов). С этой целью использовали обработку борной кислотой или производными фосфорной кислоты.

Оказалось, что выбранные реагенты и предложенные процедуры не оказывают вредного воздействия на сам металл, кроме того, обработка фосфат- или борат-анионами позволяет даже несколько повысить механическую прочность исторического коррозионного слоя.