Application Issues of the Bathophenanthroline Test for Iron(II) Ions
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Johan G. Neevel
Abstract
The bathophenanthroline indicator paper was introduced to the field of paper conservation as a contact test to detect the presence of iron(II) ions in objects of cultural value, especially manuscripts containing iron gall ink. Due to their catalytic activity, iron(II) ions are detrimental to paper and other organic substrates. Paper conservators apply different treatments to remove or deactivate iron(II) ions from ink corroded manuscripts, e.g. washing and the phytate treatment. By comparing stability constants of the different complexes, involved with the testing on iron gall ink and the phytate treatment, it is shown that the bathophenanthroline test can safely be applied at nearly neutral pH-values (pH = 6), without the risk of destroying the ink or phytate complex. Therefore, it can be used to check the efficacy of the phytate treatment applied to complex and remove iron(II) ions.
Zusammenfassung
Ein nichtblutendes Indikatortestpapier zur Detektion von Eisen(II)-Ionen wurde entwickelt, um Restauratoren die Möglichkeit zu geben, Gefährdungen von Handschriften durch katalytisch wirksame Eisen-Ionen in den Tinten- und Farbaufträgen zu erkennen. Zur Zeit ist dieser Eisentest kommerziell erhältlich. Der Eisen-Ionen-Test dient jedoch auch der Überprüfung der Effektivität der Calciumphytat-Calciumhydrogencarbonat-Behandlung. Zur Anwendung der Teststreifen ist es erforderlich, die vorhandenen migrationsfähigen Eisen-Ionen durch Reduktion vollständig in Eisen(II)-Ionen zu überführen, da die Indikatorsubstanz Bathophenanthroline nur mit Eisen(II)-Ionen einen rot gefärbten Komplex bildet. Bei der Überprüfung der Behandlung ist zu beachten, dass die Stabilität des Eisen(III)-Gallussäurekomplexes pH-abhängig ist. Der Test auf die Effektivität der Behandlung kann daher nicht im sauren Milieu durchgeführt werden. In der Präsentation werden die Möglichkeiten und Grenzen des nichtblutenden Eisentests für die Effektivitätsuntersuchung dargelegt und die Applikationsmethodik für sichere Messungen beschrieben.
Résumé
Le papier indicateur bathophénantroline a été introduit dans le domaine de la restauration du papier en 2005. Il a été surtout utilisé comme test de surface pour détecter la présence d'ions Fer(II)dans des documents manuscrits anciens contenant de l'encre ferro-gallique. En raison de leur effet catalytique les ions Fer(II) sont susceptibles de détruire le papier ainsi que d'autres subtrats organiques. Les personnes travaillant dans la conservation du papier utilisent différentes techniques pour éliminer ou désactiver les ions Fer(II)contenus dans les manuscrits corrodés par l'encre, par exemple par un lavage ou par un traitement aqueux avec des solutions de phytate. En comparant les constantes de stabilité des différents complexes d'après les techniques utilisées pour tester les encres ferro-galliques et vérifier l'efficacité du traitement au phytate, il a été démontré que le test à la bathophénanthroline peut être appliqué lorsque le milieu pH de la solution d'humidité au cours du test est proche des valeurs neutres de pH (pH=6). Dans ces conditions il n'y a pas de risque de dégradation du complexe ferro-gallique de l'encre ni du complexe de phytate. C'est pourquoi ce test peut être appliqué pour analyser l'efficacité d'un traitement au phytate.
Copyright © Saur 2009
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