Задача №2 Спящий Амур. Команда гимназии №1 Берлинская лазурь

Условие
Микеланджело Буонарроти был талантлив практически во всех видах искусства – скульптура, живопись, поэзия, архитектура и т.д. Но гений Микеланджело не заканчивался на этом. Считается, что он изваял статую «Спящий Амур», причём сделал это так, что она была признана подлинно античной и продана кардиналу Рафаэлю Риарио за очень приличную по тем временам сумму.
Допустим, что вы оказались в конце XV века, и именно вам нужно установить подлинность этой статуи — химическим путём. Каким образом вы бы это сделали? Упростилась бы задача в наше время, и если да, то насколько?
2

Анализ задачи:
Материал – мрамор
Виды мрамора:
доломитовый – MgCa(CO3)2
кальцитовый – CaCO3
Под действием времени на поверхности образуется корка выветривания
3

Корка выветривания
Факторы: влага, CO2, ветер и др.
Доломитовый мрамор:
(по Марголис, 1989)
Кальцитовый мрамор:
CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2 (на поверхности)
4

Определение подлинности в XV веке
MgCa(CO3)2 + 4HCl(0,1М) = MgCl2 + CaCl2 + 2CO2 ↑+2H2O (медленно)
CaCO3(кристаллы) + 2HCl(0,1М) = CaCl2 + CO2 ↑+H2O (быстро)
CaCO3 + 2HCl(0,1М) = CaCl2 + CO2 ↑+H2O (очень быстро)
FeSO4∙7H2O + 2NaCl = 2HCl↑ + FeO + Na2SO4 + 6Н2О↑ (нагревание)
Индикатор, выделенный из лепестков красной розы.
Чёткий переход pH 2-3.
5

Корка выветривания
В аридных условиях (пустыни, полупустыни) на поверхности может образоваться пустынный загар.
Пустынный загар – тонкая (до 100 мкм) – темная пленка (Fe2O3 + MnO2). Образуется при участии микроорганизмов.
MgCa(CO3)2 + 4HCl(0,1М) = MgCl2 + CaCl2 + 2CO2 ↑+2H2O
CaCO3 + 2HCl(0,1М) = CaCl2 + CO2 ↑+H2O
Fe2O3 + 6HCl(0,1М) = 2FeCl3 + 3H2O
MnO2 + HCl(0,1М) = (не идет)
MnO2 + 4HCl(конц) = MnCl2 + Cl2 ↑ + 2H2O
MnCl2 + Na2S = MnS↓ + 2NaCl
6

Если корка выветривания уничтожена?
- кислотные дожди
хранение в кислой почве
морская вода
- испорчена искусственно
Определение подлинности практически невозможно.
7

Современные методы
2MnCl2 + 5PbO2 + 6HCl = 2HMnO4 + 5PbCl2 + 2H2O
2MnCl2 + 5K2S2O8 + 8H2O = 2KMnO4 + 8KHSO4 + 4HCl + 2H2SO4
Другие методы определения подлинности:
электронная микроскопия (сравнение структуры внутреннего и поверхностного слоев);
масс-спектрометрия (анализ элементного состава, стабильные изотопы и радиоизотопы: 14C, 41Ca, 36Cl);
радиационная дозиметрия (термолюминесценция, оптически стимулированная люминесценция).
8

Вывод
Предложен метод определения «подлинности» мраморной статуи. Действие соляной кислоты (доступна в средние века) в присутствии индикатора (из лепестков розы) на образцы изнутри и с поверхности статуи дадут разные результаты для древних скульптур и одинаковые – для современных.
Если статуя хранилась в условиях пустыни и покрыта «пустынным загаром», критерием подлинности может служить присутсвие в пленке MnO2 (нерастворим в разбавленной HCl, растворим в концентрированной HCl).
Решение задачи химическими методами в наше время также сложно. Более корректно определить возраст можно с помощью электронной микроскопии, масс-спектрометрии, радиационной дозиметрии.
9

Спасибо за
внимание!