1. Thermal Decomposition of Lead White for Radiocarbon Dating of Paintings
- Author
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Jean-Pascal Dumoulin, Lucile Beck, Frédéric Miserque, Emmanuelle Delqué-Količ, Eddy Foy, Victor Gonzalez, Marion Perron, Céline Bonnot-Diconne, Solène Mussard, Cyrielle Messager, C Moreau, Ingrid Caffy, Stéphanie Coelho, Laboratoire de mesure du carbone 14 (LMC14 - UMS 2572), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire (IRSN)-Ministère de la Culture et de la Communication (MCC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement [Gif-sur-Yvette] (LSCE), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ), Delft University of Technology, Delft University of Technology (TU Delft), Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l'Altération (LAPA - UMR 3685), Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685), Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC), IRAMAT - Laboratoire Métallurgies et Cultures (IRAMAT - LMC), Institut de Recherches sur les Archéomatériaux (IRAMAT), Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bordeaux Montaigne-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Bordeaux Montaigne-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM), Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse (LECA), Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement (SCCME), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Centre de Conservation et de Restauration du Cuir (2CRC), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Université Bordeaux Montaigne (UBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Université d'Orléans (UO)-Université Bordeaux Montaigne (UBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
- Subjects
010506 paleontology ,Archeology ,Materials science ,Mineralogy ,02 engineering and technology ,01 natural sciences ,law.invention ,chemistry.chemical_compound ,Lead (geology) ,law ,Organic matter ,Radiocarbon dating ,thermal decomposition ,0105 earth and related environmental sciences ,chemistry.chemical_classification ,Calcite ,White (horse) ,radiocarbon dating ,Extender ,Thermal decomposition ,lead white painting ,[CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry ,021001 nanoscience & nanotechnology ,Decomposition ,chemistry ,cerussite ,gilt leather ,General Earth and Planetary Sciences ,0210 nano-technology - Abstract
Lead carbonates were used as cosmetic and pigment since Antiquity. The pigment, known as lead white, was generally composed of cerussite and hydrocerussite. Unlike most ancient pigments, lead white was obtained by a synthetic route involving metallic lead, vinegar and organic matter. Fermentation of organic matter produces heat and CO2 emission, leading to the formation of carbonates. As lead white is formed by trapping CO2, radiocarbon (14C) dating can thus be considered. We have developed a protocol to prepare lead white. We selected modern pigments for the experiment implementation and ancient cosmetic and paintings for dating. After characterization of the samples by XRD, thermal decomposition of cerussite at various temperatures was explored in order to select the appropriate conditions for painting samples. CO2 extraction yield, SEM and XPS were used to characterize the process. Thermal decomposition at 400°C was successfully applied to mixtures of lead white with other paint components (oil as binder, calcite as filler/extender) and to historical samples. We obtained radiocarbon measurements in agreement with the expected dates, demonstrating that thermal decomposition at 400°C is efficient for a selective decomposition of lead white and that paintings can be directly 14C-dated by dating lead white pigment.
- Published
- 2019