ANALISI DI SPECCHI AD AMALGAMA ANTICH

Gli specchi ad amalgama di stagno antichi (campioni M1 - M9) sono stati inizialmente osservati e fotografati nella loro interezza e nei loro particolari. Le fotografie del recto dei campioni interi son riportate in Appendice 1.

I campioni sono stati in seguito osservati mediante l'uso di un microscopio USB Dino-Lite, mediante l'uso di un stereomicroscopio (Leica MZ12) e di un Microscopio Elettronico a Scansione (SEM).

I campioni son stati quindi preparati per le successive analisi invasive: essi son stati tagliati sommariamente con una punta al diamante, in modo da essere maneggiati più facilmente e, in seguito, con una carotatrice con platorello diamantato, in dischetti dal diametro di 4 cm.

Tali dischetti di specchio sono stati utilizzati per l'analisi XRF del vetro e dell'amalgama, e per l'analisi XRD dell'amalgama. Il taglio è stato effettuato con estrema cautela e con un getto minimo di acqua, in modo da causare la minor perdita possibile di amalgama dalla superficie del campione da analizzare.

Per il carotaggio sono state scelte porzioni di specchio completamente ricoperte dalla pellicola di amalgama, in modo da utilizzare tale dischetto sia per l'analisi dell'amalgama stesso, sia per quella elementare del vetro. In particolare, sono state effettuate in primo luogo l'analisi XRD qualitativa, l'analisi semiquantitativa mediante XRF dell'amalgama e l'analisi XRF semiquantitativa della superficie del vetro.

Successivamente, il vetro dello stesso dischetto è stato lucidato (togliendo così gli strati superficiali degradati del vetro) per l'analisi del bulk del vetro stesso. La fase di lucidatura, che prevede l'utilizzo di carburo di silicio e di ossido di cerio comporterebbe infatti la probabile perdita di ulteriore amalgama, per cui è stato deciso di analizzare prima quest'ultimo, e in secondo luogo il bulk del vetro.

La Fluorescenza a raggi X è stata effettuata per mezzo di uno spettrometro sequenziale "THERMO ADVANT'XP+" a dispersione di lunghezza d'onda (WD-XRF), dotato di un tubo per l'emissione di raggi X con anticatodo al rodio. I dati ottenuti sono stati elaborati automaticamente dal software "Uniquant 5" fornito dal costruttore, che utilizza come standard per l'analisi semi-quantitativa (standardless) dati precaricati basati su standard dello stesso costruttore. L'utilizzo di questo software si è dimostrato utile per l'analisi di classi di campioni eterogenee per i quali non sono disponibili standard di riferimento adeguati. L'analisi quantitativa del bulk del vetro è stata effettuata con la stessa strumentazione ma con programmi di quantificazione messi a punto alla Stazione Sperimentale del Vetro di Murano con l'utilizzo di standard certificati (NBS e SGT) e interlaboratori. Il confronto delle composizioni del vetro tra superficie e massa è stato effettuato basandosi sulle composizioni semi-quantitative in quanto il software "Uniquant" permette l'analisi di un maggior numero di elementi e poiché l'accuratezza dei dati ottenuti è risultata essere accettabile ai fini del confronto.

Le analisi in Diffrattometria ai raggi X sono state eseguite utilizzando un diffrattometro a raggi X PANALYTICAL X’PERT PRO MPD equipaggiato con un rivelatore ad alta sensibilità PIXCELL. L’identificazione qualitativa delle fasi è stata effettuata mediante programma X’PERT SCORE PLUS utilizzando la banca dati ICDD (International Centre for Diffraction Data).

Da alcuni frammenti di campione è stato rimosso a bisturi lo strato di amalgama, in zone a diverso avanzamento del degrado. La polvere ricavata è stata analizzata mediante l’uso della tecnica di Diffrazione ai raggi X delle polveri, in modo da verificare se a zone di diverso aspetto corrispondessero a zone a diverso avanzamento di degrado. Tale tecnica, infatti, dovrebbe permettere la differenziazione dei composti di

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degrado e potrebbe essere utilizzata in seguito per il monitoraggio degli specchi sottoposti ad invecchiamento artificiale.

Son inoltre state ricavate alcune schegge di specchio di piccole dimensioni, da osservare mediante SEM-EDS sia sulla parte di amalgama che sulla sezione trasversale e sul vetro degradato. Il Microscopio Elettronico a Scansione utilizzato è un JEOL JSM 5900 dotato di microanalisi a raggi X Oxford ISIS EDS con detector silicio-litio. Le condizioni analitiche, scelte in base al tipo di campione in esame, comprendevano un fascio elettronico regolato tra 5 e 20 kV e una corrente del fascio elettronico compresa tra 0,01 e 10 nA. Per le analisi al SEM-EDS i campioni sono stati preparati secondo due metodologie: per l'osservazione della superficie i frammenti di specchio son stati fissati mediante nastro biadesivo in carbonio su portacampioni in alluminio e, per assicurare una buona conduttività, son stati metallizzati sottovuoto con carbone. Per l'osservazione in sezione i campioni sono invece stati inglobati in resina acrilica, lucidati e metallizzati con carbonio.

L'amalgama di alcuni campioni è stata inoltre analizzata mediante FTIR, al fine di valutare la possibilità di monitorare il degrado dell'invecchiamento artificiale mediante tale tecnica. L'analisi è stata condotta utilizzando uno spettrometro infrarosso in trasformata di Fourier (GXI - Perkin Elmer). Lo spettro infrarosso è stato acquisito nell’intervallo tra 4000 e 600 cm-1, utilizzando una risoluzione di 4 cm-1 e 22 accumulazioni.

Infine, l'amalgama è stato studiato anche mediante l'uso della Voltammetria Ciclica, in collaborazione con la laureanda in Scienze Chimiche per la Conservazione ed il Restauro Chiara Frigatti, la quale studia le leghe metalliche per mezzo di tecniche di analisi elettrochimica.

L'uso della tecnica Square Wawe Voltammetry è stata utilizzata al fine della speciazione dello stagno all'interno dell'amalgama degradato.

La Voltammetria di particelle immobilizzate è stata eseguita con tecnica Square Wawe Voltammetry SWV, in una cella elettrochimica a tre elettrodi: un elettrodo lavorante di carbone vetroso di 5 mm di diametro, un elettrodo di riferimento di Ag/AgCl in KCl saturo e come contro elettrodo una spirale di platino.

La preparazione dell'elettrodo lavorante è avvenuta mediante la stesura di 3 L di Nafion 2.5% in metanolo sull'elettrodo e, prima della completa asciugatura del film polimerico, mediante l'applicazione di una piccola quantità di amalgama macinato, che viene così inglobato nel film. L’elettrodo viene quindi fatto asciugare a temperatura ambiente fino a filmazione del Nafion. Tale tecnica di preparazione è stata elaborata in quanto risultava difficoltosa la macinazione del campione, ricco di mercurio, per la preparazione della sospensione di amalgama e Nafion 2.5% in metanolo.

Dopo alcune prove, la soluzione di elettrolita di supporto scelta è stata una soluzione di KNO3 0,1 M a

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