مرض البرونز

مرض البرونز هو عملية تآكل لا رجعة فيها وشبه حتمية تحدث عند ملامسة الكلوريدات للبرونز أو سبائك أخرى تحتوي على النحاس . ^{[ 1 ]} قد يظهر على شكل طبقة خضراء داكنة ، أو طبقة خضراء فاتحة مائلة للبياض ذات ملمس زغبي أو فروي. ^{[ 1 ]} وهو ليس عدوى بكتيرية ، بل نتيجة تفاعل كيميائي مع الكلوريدات، ويحدث عادةً بسبب تلوث القطعة البرونزية بمياه البحر المالحة أو دفنها في أنواع معينة من التربة الغنية بأملاح الكلوريد. ^{[ 1 ]} إذا لم يُعالج، فقد تتلف القطعة الأثرية المصابة تمامًا. ^{[ 1 ]} العلاج صعب للغاية ومكلف، وليس فعالًا دائمًا. كما أن انتقال الكلوريدات من القطعة الملوثة إلى قطع أثرية أخرى قد ينشر المرض. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

مرض البرونز هو تآكل الكلوريدات الذي يصيب القطع الأثرية النحاسية. كان يُعتقد في الأصل أن البكتيريا هي سببه. ^{[ 1 ]} وهو مرض مُعدٍ، إذ يمكن للكلوريدات المسببة له أن تنشر العدوى عند ملامستها لقطعة نحاسية أخرى. على الرغم من اسمه، فإن مرض البرونز قد يصيب أي سبيكة نحاسية، وليس البرونز فقط. ولا يقتصر على القطع الأثرية فحسب، بل قد يصيب معادن حديثة مثل العملات النحاسية النيكل . ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يتراوح لون مرض البرونز من الأخضر الزاهي إلى الأخضر الفاتح. وهو شائع في جميع الألوان ضمن هذا النطاق نتيجة سلسلة التفاعلات المسببة له، وقد يحتوي أيضًا على بلورات زرقاء دقيقة، ربما مجهرية. يصيب مرض البرونز عادةً بقعًا معزولة من القطعة، وفي الحالات الشديدة يظهر على شكل طبقة بارزة من البلورات المجهرية، كما يترافق مع تنقير. يمكن كشط بقع مرض البرونز عن السطح باستخدام ظفر أو أداة خشبية. هذه الخصائص تُقارن بالزنجار ، الذي يكون عادةً بلون باهت، ومتجانسًا على كامل القطعة المصابة، ولا يمكن كشطه بالخشب أو الأظافر. على عكس مرض البرونز، يعمل الزنجار على حماية المعدن. ^{[ 4 ]}

بما أن هذه العملية تعتمد على وجود الكلوريدات والماء والأكسجين، فإن غياب أيٍّ من هذه العناصر الثلاثة يُوقفها، مع العلم أن أي ضرر يحدث يكون غير قابل للإصلاح. يشمل علاج هذه الحالة عادةً الإزالة الفيزيائية للكلوريدات (عن طريق الفرك)، والإزالة الكيميائية أو الكهروكيميائية، ثم عزل القطعة عن الأكسجين والماء والتلوث المستقبلي بالكلوريدات باستخدام وعاء محكم الإغلاق أو طبقة من الشمع. قد تُزيل هذه المعالجات أيضًا أي طبقة أكسدة ، والتي غالبًا ما يُعتبر فقدانها غير مرغوب فيه لدى هواة جمع التحف ومُرمّميها، ولكنه أفضل من فقدان القطعة نفسها. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يُعدّ مرض البرونز شائعًا، بل يكاد يكون منتشرًا، على القطع الأثرية المستخرجة من البيئة البحرية، وذلك بسبب وجود الكلوريدات في مياه البحر . وقد تُشكّل المناطق الساحلية خطرًا أيضًا بسبب الأملاح المحمولة جوًا والرطوبة. ويعني غياب الكلوريدات الذائبة والأكسجين في التربة أن القطع الأثرية المدفونة قد لا تتأثر أثناء دفنها (وبالمثل، فإن نقص الأملاح الذائبة والأكسجين يعني أن المعادن المدفونة قد لا تتكون عليها طبقة من الصدأ أو أن عملية أكسدة المعدن قد تنعكس). وعند استخراج قطعة أثرية، قد تُخفي القشور السطحية مرض البرونز أو تحمي منه. ^{[ 4 ]}

قد تتواجد الكلوريدات داخل المعدن أو على سطحه نتيجة التلوث من التربة أو الماء (وخاصة مياه البحر) أو الغلاف الجوي أو عرق الإنسان، أو قد تكون موجودة كشوائب عند صنع القطعة. في كثير من الحالات، قد تتواجد الكلوريدات داخل القطعة الأثرية؛ وقد يعود المرض إذا لم يتم عزلها عن الماء و/أو الأكسجين. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

في البداية، يتأكسد النحاس إلى أيون النحاسوز: ^{[ 4 ]} (1) Cu → Cu ⁺ + ^e−

يتفاعل أيون النحاس الأحادي مع أيون الكلوريد لتكوين ملح كلوريد النحاس الأحادي غير القابل للذوبان ذي اللون الأبيض : (2) Cu⁺ ⁺ Cl⁻ ^→ CuCl

يتفاعل كلوريد النحاس الأحادي مع رطوبة الجو والأكسجين لتكوين مركب أخضر اللون من كلوريد النحاس الثنائي/هيدروكسيد النحاس الثنائي وحمض الهيدروكلوريك : (3) 4 CuCl + 4 H₂O ₊ O₂ _→ CuCl₂ _· 3 Cu(OH) _₂ + 2 HCl

يتأكسد النحاس المتبقي بواسطة الهواء إلى أيون النحاسوز: (4) Cu → Cu ⁺ + e ⁻

يتفاعل أيون النحاس الأحادي مع أيون الكلوريد في حمض الهيدروكلوريك لتكوين ملح كلوريد النحاس الأحادي غير القابل للذوبان ذي اللون الأبيض : (5) Cu⁺ ⁺ Cl⁻ ^→ CuCl

ثم يتكرر التفاعل من المعادلة (3). إن وجود نوعين مختلفين من الأملاح البيضاء والخضراء هو ما يؤدي إلى المظهر الأخضر الضبابي. ^{[ 4 ]}

قد تتضمن المعالجة الأولية وضع القطعة في بيئة جافة. ^{[ 4 ]} عند حرمانها من الماء، لا يمكن أن يستمر التفاعل. ومع ذلك، فإن إعادة تعريض القطعة حتى لرطوبة الجو يمكن أن يعيد بدء العملية. لا يزال مرض البرونز مجالًا نشطًا للبحث في مجال صيانة القطع الأثرية. ^{[ 2 ]}

سطح

إزالة الكلوريدات ضرورية. عمليًا، تتضمن هذه العملية أولًا التنظيف الفيزيائي (باستخدام أداة خشبية أو حتى معدنية) لإزالة معظم الكلوريدات، ثم المعالجة الكيميائية. إحدى طرق المعالجة الكيميائية هي نقع القطعة في محلول سيسكويكربونات الصوديوم بنسبة 5% . يعمل هذا المحلول على معادلة الحمض الذي يهاجم المعدن، بالإضافة إلى تحويل كلوريد النحاس الأحادي النشط إلى أكسيد النحاس الأحادي الخامل إلى حد كبير. قد يُغطي الأكسيد القطعة الأثرية ببقع سوداء غير مرغوب فيها ولكنها غير ضارة، أو قد يُؤدي عمومًا إلى اسمرار المعدن. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

قد تستغرق عملية النقع أيامًا أو أسابيع، أو حتى عامًا كاملًا للقطع الأثرية شديدة التلوث. قد يزيل السيسكويكربونات النحاس من القطعة الأثرية لتكوينه أيونًا معقدًا معه. ويشير بعض الهواة إلى إمكانية إزالة طبقة الزنجار من القطعة، ولكن هذا يحدث عند غلي المحلول، حيث يزيل شطف الكربونات الكلوريدات في غضون ساعات، على عكس الحمام البارد طويل الأمد الذي يستخدمه خبراء الترميم. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يمكن أيضًا استخدام النقع في كربونات الصوديوم - التي لا تُشكّل أيونًا مُعقّدًا مع النحاس، ومن غير المُرجّح أن تُؤثّر على طبقة الزنجار، ولكن تأثيرها أبطأ من تأثير السيسكويكربونات - أو محاليل البنزوتريازول المائية. يُشابه تأثير الكربونات تأثير السيسكويكربونات. لا يُزيل البنزوتريازول الكلوريدات أو يُعادل الحمض الموجود، ولكنه يعمل كحاجز مادي أمام الماء والأكسجين والكلوريدات، ولذلك يُمكن استخدامه كخطوة أخيرة في جميع الحالات، ولكن كخطوة أولى أو وحيدة في حالات نادرة فقط. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

يُعدّ استخدام ماء الصنبور للشطف الأولي بالكربونات مناسبًا، إذ إنّ تركيز الكلوريد فيه منخفض مقارنةً بتركيزه عند ذوبان الكلوريدات من القطعة الأثرية الملوثة. أما الشطف اللاحق فيُفضّل باستخدام الماء المقطر، مع العلم أنّ الكلور الموجود في مياه الصنبور المُعالجة بالكلور غالبًا ما يتبخر خلال 24 ساعة، وبالتالي لن يُلوّث القطعة الأثرية أكثر. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

بدلاً من الشطف، يمكن استخدام التحليل الكهربائي، غالباً باستخدام كربونات الصوديوم كمحلول إلكتروليتي والفولاذ الطري أو الفولاذ المقاوم للصدأ كقطب موجب . يحوّل هذا التحليل أيونات النحاس الأحادي إلى نحاس عنصري. ويمكن إعادة ترسيب النحاس العنصري المنطلق من الكلوريدات على القطعة الأثرية على شكل طبقة وردية اللون. قد تستغرق عملية إزالة قطعة نقدية ساعات فقط، بينما قد تستغرق قطعة أثرية كبيرة، مثل مدفع، شهوراً.

بعد المعالجة، يجب حفظ العينة في بيئة جافة وفحصها دورياً للتأكد من عدم عودة مرض البرونز، حيث لم يتم تأكيد فعالية العلاج طويل الأمد. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

تتوفر الشموع المُحضّرة باستخدام مادة BTA تجاريًا، والفكرة هي أن مادة BTA تمنع أي تفاعل عن طريق الارتباط بالنحاس السطحي، بينما يعمل الشمع كحاجز مادي يقلل من تعرضه للماء والأكسجين والكلوريدات؛ ولكن تغطية الجسم المصاب بالشمع لن يوقف المشكلة. كما أن تخزين الجسم في بيئة جافة تمامًا أو خالية من الأكسجين سيمنع مرض البرونز، وكذلك عزله عن ملامسة الكلوريدات. ^{[ 2 ] [ 4 ]}

• سكوت، ديفيد أ. (فبراير 2002). النحاس والبرونز في الفن: التآكل، والملونات، والحفظ . معهد جيتي للحفظ . ISBN 978-0892366385.
• سيلوين، ليندسي (يناير 2004). المعادن والتآكل - دليل للمختصين في مجال الترميم . المعهد الكندي للترميم . ISBN 978-0662379843.

• "الرطوبة النسبية الحرجة لظهور "مرض البرونز" في القطع الأثرية النحاسية وسبائك النحاس الملوثة بالكلوريد" ، e-conservationonline.com. تم الاطلاع عليه في 9 مايو 2014.
• "مرض البرونز: مراجعة لبعض المشاكل الكيميائية ودور الرطوبة النسبية" ، cool.conservation-us.org. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 مايو 2014.
• "نيك كارتر: قضية التمثال المريض" يلعب مرض البرونز دورًا في حل جريمة قتل. سيناريو ألفريد بيستر. عُرض في 12 أغسطس 1945.