Warum vergilbt Papier mit zunehmendem Alter?

Ein Großteil unserer Kulturgeschichte ist auf Papier festgehalten. Dieses Erbe wird jedoch im Laufe der Zeit unvermeidlich beschädigt. Im Laufe der Jahrhunderte muss Papier unter idealen Bedingungen in Bezug auf Feuchtigkeit und Sonnenlicht aufbewahrt werden, um Vergilben und Rissbildung zu vermeiden. Dr. Adriano Mosca Conte von der Universität Tor Vergata in Rom und seine Mitarbeiter begannen mit einer Suche, um herauszufinden, welche molekularen Strukturen in Papier entstehen, die zu seiner Vergilbung beitragen. Sieüber ihre Ergebnisse schreibeninPhysische Überprüfungsschreibenfür den 9. April 2012. Mit den Erkenntnissen aus ihrer Studie wird der Prozess zur Erhaltung alter Manuskripte gestärkt.


Die ältesten erhaltenen Papierexemplare stammen aus China im 2. Jahrhundert v. Chr. Es wird angenommen, dass die Verarbeitung von Pflanzenmaterial zur Herstellung von Papier aus dieser Region stammt. Von dort aus verbreitete es sich über den Nahen Osten und fand schließlich im 13. Jahrhundert seinen Weg nach Europa. Die billige Massenproduktion von Papier im 19. Jahrhundert erhöhte die Alphabetisierungsrate in den Regionen, die an der industriellen Revolution teilnahmen, erheblich und bildete, so könnte man argumentieren, die Grundlage unserer gebildeten Gesellschaft.


Papier in gutem Zustand besteht hauptsächlich ausZellulose, dessen Molekülstruktur aus einer langen Kette von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff besteht. Diese Fasern sind typischerweise etwa einen Mikrometer (0,0001 Zentimeter) lang und wickeln sich umeinander, um Papier zu erzeugen. Zellulose bildet die Struktur von Zellwänden in Pflanzen und ist damit ein perfekter Inhaltsstoff für Canvas-Material.

Die Struktur der Zellulose bricht jedoch im Laufe der Zeit durch Wechselwirkung mit Sauerstoff in der Atmosphäre auf.Oxidation, ist der Verlust von Elektronen durch Wechselwirkung mit einem Oxidationsmittel – in diesem Fall Sauerstoff – eine häufige Form der Materialverderbnis.

Feuer und Rost sind weitere Beispiele für Oxidationsreaktionen, und die Oxidation von Zellulose wird nicht so gut verstanden wie diese häufigeren Beispiele. Insbesondere ist nicht gut verstanden, was die genauen Produkte dieser Reaktion sind, d. h. was aus Papier wird, wenn es auf diese Weise abgebaut wird. Cellulose zerfällt durch Oxidation zu molekularen Strukturen, die allgemein als . bekannt sindChromophore. Chromophor ist jedoch nur ein allgemeiner Begriff, der sich auf den Teil eines Moleküls bezieht, der sichtbares Licht emittieren oder absorbieren kann; Deshalb wird Papier im Alter gelb. Die genaue chemische Struktur war bis Contes Arbeit nicht bekannt.

Mit freundlicher Genehmigung von Conte et al.




Conte und seine Crew untersuchten die Lichtabsorptionseigenschaften von gesundem Zellstoff im Vergleich zu denen von abgebautem Papier, um festzustellen, welche chemischen Strukturen vorhanden sind. Die beiden Papierzustände zeigen deutlich unterschiedliche Lichtabsorptionsbanden, was auf die unterschiedlichen Molekülstrukturen in den unterschiedlichen Papierzuständen hinweist. Durch Abgleich der beobachteten Absorptionsbanden mit berechneten Modellen konnten sie identifizieren, welcheKohlenwasserstoffkettensind für die Beschädigung von Papier verantwortlich.

Mit freundlicher Genehmigung von Conte et al., Moderne P2-Proben vs. Antike Proben

Die Produkte der Oxidationsreaktion sind einfach Umlagerungen der Wasserstoff-, Sauerstoff- und Kohlenstoffatome, um verschiedene chemische Bindungen zu bilden. Conte und sein Team fanden anhand von Manuskripten aus Frankreich und Italien des 15.aldehydischGruppe. Siehe Bild. Mit diesem Wissen ist es möglich, chemische Behandlungen zu entwickeln, um Papier zu konservieren, indem diese Abbaukanäle verhindert werden. Dieses Experiment lieferte auch eine zerstörungsfreie Methode zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung der Papierproben.

Fazit: Dr. Adriano Mosca Conte von der Universität Rom Tor Vergata und Mitarbeiter führten eine Studie durch, deren Ziel es war, die molekularen Strukturen zu identifizieren, die in alternden Papieren zu einer Vergilbung führen. EinschreibenPhysische Überprüfungsschreibenfür den 9. April 2012 beschreiben sie Probenahmemanuskripte aus Frankreich und Italien des 15.aldehydischGruppe. Sie hoffen, dass die Forscher, sobald die richtigen molekularen Strukturen identifiziert sind, auch geeignete chemische Behandlungen finden, die auf alterndes Papier angewendet werden können, um seine weitere Zustandsänderung zu verhindern.