Characterization of salt efflorescence using target factor analysis. Development of the method

Abstract

Usando-se análise fatorial TFA (target factor analysis), tentamos desenvolver um método simples e prático para determinar a composição de sais na eflorescência de pinturas de parede, conveniente para o uso no trabalho diário de restauradores. O desenvolvimento do modelo TFA para determinação qualitativa da composição de depósitos de sais nas pinturas de parede é baseado no uso de um banco de dados de espectros de infravermelho das substâncias encontradas na eflorescência. Para isto, vinte espectros de infravermelho de substâncias encontradas comercialmente foram registrados, formando o banco de dados. A análise fatorial (TFA) foi então aplicada para determinar a composição qualitativa dos sais. O procedimento foi testado inicialmente em diferentes misturas artificiais dos sais, binárias e ternárias, mimetizando a eflorescência encontrada nas pinturas de paredes. Como TFA mostrou bons resultados nas misturas preparadas, o mesmo procedimento foi aplicado com sucesso na determinação da composição qualitativa de amostras de sais coletados de duas igrejas na República da Macedônia. Os resultados obtidos confirmaram que o procedimento proposto é adequado para estes tipos de análises.An attempt is made, using target factor analysis (TFA), to develop simple and practical approach in determining the composition of the salts in efflorescence of the wall paintings, convenient for use in daily work of conservators. The development of the TFA model for determination of qualitative composition of salts deposits on the wall paintings is based on the use of infrared spectra database of substances found in the efflorescence. For this purpose, a total number of twenty infrared spectra of commercially available substances were recorded, setting the database. The target factor analysis was then applied in order to determine the qualitative composition of the salts. The procedure was first tested on different artificial, binary and ternary mixtures of salts, mimicking the efflorescence found in the wall paintings. Since the TFA showed good results on the prepared mixtures, the same procedure was successfully applied in determining the qualitative composition of salt samples collected from two churches in Republic of Macedonia. The obtained results confirmed that the proposed procedure is suitable for these types of analyses.

Analytical study of the XIV century wall painting and lime mortars in the "St. George" church in Staro Nagoričane, Republic of Macedonia

“…4e, f) were found to be composed of one type of salt such as the clusters of nitrates ( Fig. 4e and inserted image) identified by the bands at 2393, 1760, 1382 and 825 cm -1 or mixtures of different salts, as displayed in Figure 4f (mixture of sulfates, nitrates and oxalates) [14].…”

“…4a) is mainly composed of calcium carbonate (CaCO 3 ), recognized by the three active infrared fundamental modes which appeared at 1455, 877 and 713 cm -1 and the weak bands at 1795 and 2510 cm -1 due to mode combinations [14][15][16].…”

“…The presence of sulfates in the form of gypsum (3545, 3404, 1620, 1147-1120; 671 and 603 cm -1 ) can be observed in the yellow sample (Fig. 4d) [14][15][16][17]. The dominant band at 1640-1620 cm -1 associated with HOH bending vibrations in the water molecules indicates a high degree of salt hydration (Fig.…”

Estudo químico de eflorescências salinas do sítio arqueológico Toca Exú do Jurubeba do Parque Nacional Serra da Capivara, Piauí, Brasil

“…Esses depósitos, também chamados de eflorescências salinas, são agregados cristalinos de sais que apresentam forma e composição química variada e que se depositam sobre a superfície de uma estrutura rochosa. 2,3 São materiais também encontrados em estruturas da construção civil, monumentos históricos e obras de arte. [4][5][6][7] A origem das eflorescências salinas são as mais diversas, mas em geral, são formadas pela migração de sais solúveis e insolúveis, presentes na região interna da rocha e que são carreadas pela água para a sua superfície através de sua rede de capilaridade.…”