Green color chemical recipes in stained glass windows of NE Spain and N Italy (XIIIth to XVth centuries)

A great number of medieval religious buildings in Europe contain stained glass windows. A number of original glass fragments (i.e. with original medieval lead framework) coming from restoration projects (Girona, Tarragona, Pedralbes Monastery at Barcelona (Spain); the Siena Cathedral, the San Petronio Basilica and the San Giacomo Maggiore church in Bologna (Italy)) have been analyzed in term of major, minor and trace elements

Chemical characterization of the stained glass window from the rose window, Siena Duomo (Italy, 1288-1289)

[EN] The chemical composition of nine medieval coloured stained glasses from Duomo (Catedral) of Siena, Italy, has been characterized. They come from the rose window elaborated under the drawing of Duccio di Buoninsegna masterwork (1288- 89 AD). This note explains the results obtained by EMPA, representative of bulk chemistry of several coloured glasses (deep green, olive green, yellow, purple, pink, deep blue, light blue, red plaqué and also uncoloured), as well as the associated trace elements (obtained by Induced Coupled Plasma Mass Spectrometry) that represent the chemical fingerprint of these glasses. The studied samples are sodium-calcium glass (chemical compositions in the range 13-14 wt% Na2O, 56-64 wt% SiO2, 4 wt% MgO, 9-10 wt% CaO, 2,5-4 wt% K2O); thus of Mediterranean tradition.This fact has been found by our team in previous studies (stained glasses from the church of Monestir de Pedralbes, Barcelona) for XIV century glass made at least 40 years later. As a general rule, the conservation state of these sodium glasses is good, except for the cohesion of grisaille to glass mesostase. This study allowed to identify three glass groups developed from different raw material formulations: a first group is constituted by deep green, olive green, light blue and yellow glass; a second one comprises by uncoloured, deep purple, deep blue and pink glass; and finally, the plaqué red glass that shows deeply different composition. Pink and yellow glass was produced following the traditional recipe compiled by Theophilus, a monk who lived at the beginning of XII century. This implies a separate process of raw material purification and a careful control of the redox kiln conditions; thus, these glasses can be considered as traditional or technologically not evolved. The deep blue, light blue and deep purple were obtained after the artisan dosed addition of a cobalt salt. Olive green and deep green glasses were produced with addition of copper (together with manganese and iron), previously prepared as a pigment that has as excipient a potassium glass. The use of potassium glass instead of the sodium glass locally produced strongly suggests that the pigment could be bought directly from Middle or Northern Europe markets and/or could be a sub-product of copper ore melting. On the other hand, the production of sodium red ruby plaqué glass, technologically more evolved and comparable to the coeval potassium glass coming from the Central Europe glass factories, would be outstanding in the XIV century; but we interpret (taking into account its chemical composition) that was produced later and introduced during the restoration conducted at the end of XVII century. We can also note the use of well-dosed lead additions in order to increase the lightness and transparency of coloured glass. Manganese has been a very important element in the Siena workshop glassmaker colour palette achievements. On the other hand, the trace-element chemical fingerprint of the glass allows arguing what kind of mineral salts were used as pigments, as well as the way to introduce it in the uncoloured original glass.[ES] Se han caracterizado químicamente una colección de vidrios arquitectónicos coloreados originales del rosetón del Duomo (catedral) de Siena, Italia, realizados bajo diseño del artista Duccio di Buoninsegna en 1288-89. Esta comunicación expone los resultados obtenidos mediante el empleo de microsonda electrónica de Castaing (mayoritarios) y espectrometría de masas con fuente de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS, elementos en traza) en vidrios de varios colores (incoloro, verde oscuro, verde oliva, amarillo, violeta, rosa, azul oscuro, azul celeste, rojo plaqué). Se trata de vidrios sódico-cálcicos (valores en peso alrededor del 13-14 % de Na2O, 56-64 % SiO2, 4% MgO, 9-10 % CaO, 2,5-4 K2O) de tradición por tanto mediterránea. Un resultado semejante se encontró precedentemente para vidrios realizados a lo largo del siglo XIV, cuanto menos unos 40 años después (vidriera de la iglesia del Monestir de Pedralbes, Barcelona). En general, el estado de conservación de estos vidrios es bueno, excepto por lo que se refiere a la adherencia de las grisallas al vidrio base. El estudio desarrollado ha permitido identificar tres grupos de vidrios desarrollados a partir de formulaciones de diferentes composiciones: un primer grupo constituido por los vidrios de color verde claro, verde oscuro, azul celeste y amarillo; un segundo grupo constituido por los vidrios incoloro, violeta, azul oscuro, y malva; y finalmente el vidrio rojo plaqué, de composición netamente diferente a todos los demás. Desde el punto de vista de la obtención de los colores, cabe destacar que los datos químicos permiten deducir que el malva y el amarillo han sido elaborados siguiendo la receta tradicional del monje Theophilus de inicios del siglo XII, utilizando un proceso de purificación especial de las materias primas, y controlando artesanalmente las condiciones redox del horno; en este sentido, estos vidrios se pueden calificar como tradicionales o tecnológicamente poco evolucionados. Los colores azul oscuro, violeta y azul celeste se han obtenido mediante la adición de una misma sal de cobalto en diferentes dosis, y los colores verde oliva y verde oscuro mediante la adición de cobre (junto con manganeso y hierro), previamente preparados en un colorante que tiene como excipiente un vidrio potásico. Este último hecho (el empleo de vidrio potásico no usual en los centros productores del área mediterránea) permite suponer que el color puede haber sido comprado directamente a un fabricante centroeuropeo o que se tratara de un subproducto de fundición de minerales de cobre. Por su parte, la fabricación del vidrio plaqué, tecnológicamente más complejo y comparable al vidrio rojo plaqué potásico centroeuropeo contemporáneo indicaría, si fuera original, la incorporación de este proceso tecnológico al taller local. En opinión de los autores se trata de un vidrio de producción local mucho más tardia, incorporado en la restauración documentada a finales del siglo XVII. Destaca también, como en Pedralbes, el empleo del plomo para aumentar la luminosidad y transparencia del vidrio, en dosis variables atendiendo al color del vidrio. Por otro lado hay que señalar que en Siena el manganeso es un elemento muy importante con el que el fabricante del vidrio jugó intensamente para obtener la paleta de colores. El análisis de los metales presentes como elementos traza, y de las tierras raras, permite establecer sólidas hipótesis sobre el tipo de sales minerales empleadas como colorantes y como fueron incorporados al vidrio incoloro original.Este trabajo se ha podido realizar en el marco de diferentes proyectos financiados (proyecto 3338 de la Fundació Bosch i Gimpera, UB; acción integrada hispano-italiana HI2006-0190: La producción y el comercio del vidrio plano en Europa y en el Mediterráneo Occidental, entre los siglos XI y XV: un estudio arqueométrico) . La caracterización geoquímica de los vidrios mediante MSE e ICP-MS se ha llevado a cabo en los Serveis Científico-Tècnics de la Universitat de Barcelona (SCT-UB);Peer reviewe

Las vidrieras góticas mediterráneas: composición química, técnica y estilo. El caso concreto de Barcelona y Siena en el siglo XIV

[spa] En la Tesis titulada “Las vidrieras góticas mediterráneas: composición química, técnica, estilo. El caso concreto de Barcelona y Siena en el siglo XIV” se pretende hacer un estudio comparado entre los conjuntos vítreos del área mediterránea, ejecutados desde finales del siglo XIII hasta mediados del siglo XIV, con especial atención al Monasterio de Pedralbes de Barcelona y a la Catedral de Siena (Italia). Asimismo por lo que se refiere al área catalana se analizan de manera crítica la Catedral de Girona, la Catedral de Tarragona y la Iglesia de Santa María del Mar de Barcelona; en Italia se compara la gran obra pictórica de Duccio di Buoninsegna con el antiguo conjunto vítreo de la Iglesia de San Giacomo Maggiore de Bolonia. Para esa finalidad se ha aplicado una innovadora metodología multidisciplinar donde el estudio histórico-artístico de las vidrieras, y documental, se ha complementado e interpretado gracias a los datos proporcionados por los análisis químico-analíticos de los materiales (vidrio, plomo y pintura).[eng] In the text “Las vidrieras góticas mediterráneas: composición química, técnica, estilo. El caso concreto de Barcelona y Siena en el siglo XIV” is made a comparative study between Mediterranean stained glass windows, executed from XIII to XIV century, with special attention to Pedralbes Monastery (Barcelona) and the Cathedral of Siena (Italy). Regarding the Catalan area it critically analyzes the Church of Santa Maria del Mar in Barcelona and Cathedrals of Girona and Tarragona. In Italy is it compared the great paintings of Duccio di Buoninsegna with the stained glass windows of the Church of San Giacomo Maggiore in Bologna. For this purpose we have applied an innovative multidisciplinary approach where the history of art studies of stained glass, and the documentation, has been supplemented and interpreted by the analytical chemical analysis of materials (glass, lead, painting)

Colores y reflejos translúcidos en los recetarios medievales

The European ways of the peregrination created an intense and complicated road network that integrated the itineraries drawn up by the old Roman ways. Establishing administrative, economic and human bows, these routes were a tie to transmit ideas and culture. In the present work is therefore our intention to propose some reflections regarding the stained glass windows of the Leon Cathedral, of the Las Huelgas Monastery and of the Miraflores Monastery in Burgos, to find connections between the manufacture�s formulas of the medieval glass and the pilgrimage roads. The work has been realised using a multidisciplinary methodology that contemplates the study of stained glass windows, developed from an analytical-chemical approach through the medieval glass treaties.Los caminos europeos de la peregrinación formaban una densa y complicada red viaria que se superpuso e integró a los itinerarios trazados por las antiguas vías romanas. Estas rutas fueron un medio para transmitir ideas y cultura, estableciendo lazos administrativos, económicos y humanos. En este artículo es nuestra intención proponer algunas reflexiones sobre las vidrieras de la Catedral de León, del Monasterio de Las Huelgas en Burgos y de la Cartuja de Miraflores, para encontrar conexiones entre las recetas de fabricación del vidrio plano y los caminos de la fe. El trabajo se ha realizado empleando una metodología multidisciplinar que contempla el estudio de los conjuntos vítreos, interpretados desde un enfoque químicoanalítico a través de los recetarios medievales

Caracterizacion quimica de la vidriera del roseton del Duomo de Siena (Italia, 1288-1289)

Se han caracterizado químicamente una colección de vidrios arquitectónicos coloreados originales del rosetón del Duomo (catedral) de Siena, Italia, realizados bajo diseño del artista Duccio di Buoninsegna en 1288-89. Esta comunicación expone los resultados obtenidos mediante el empleo de microsonda electrónica de Castaing (mayoritarios) y espectrometría de masas con fuente de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS, elementos en traza) en vidrios de varios colores (incoloro, verde oscuro, verde oliva, amarillo, violeta, rosa, azul oscuro, azul celeste, rojo plaqué). Se trata de vidrios sódico-cálcicos (valores en peso alrededor del 13-14 % de Na2O, 56-64 % SiO2, 4% MgO, 9-10 % CaO, 2,5-4 K2O) de tradición por tanto mediterránea. Un resultado semejante se encontró precedentemente para vidrios realizados a lo largo del siglo XIV, cuanto menos unos 40 años después (vidriera de la iglesia del Monestir de Pedralbes, Barcelona). En general, el estado de conservación de estos vidrios es bueno, excepto por lo que se refiere a la adherencia de las grisallas al vidrio base

Composition of the base glass used to realize the stained glass windows by Duccio di Buoninsegna (Siena Cathedral, 1288–1289 AD): A geochemical approach

10 páginas, 5 figuras, 2 tablas.A set of 35 samples from the rose window of the Siena Cathedral (Tuscany, Italy) has been studied using EMPA to define the chemical composition (17 major and minor elements) of the base glass. This paper focuses on colourless and natural-coloured glasses, i.e. glass produced without the intentional addition of colouring agents. The presence of natural impurities of Fe and Mn, as well as the control of the furnace conditions plays an important role as well. Three compositional groups of natural-coloured glass have been identified taking into account the Al/Ti ratio and the K2O and MgO concentrations. The most represented and homogeneous group contains the original glasses and defines the base glass composition. It is a soda–lime glass based on quartz (pure quartz sand or quartz-bearing pebbles/rocks) as vitrifying component and a Na-rich plant ash as flux. Restoration interventions explain the other two compositional groups. The compositional comparison of the original glass with coeval glass from Tuscany (Italy) has allowed us to postulate local production for them.This study is a contribution of the bilateral project HI2006-0190. The work was also funded by the PEGEFA Research Group (2005SGR-00795) of the AGAUR of Generalitat de Catalunya.Peer reviewe