Le plomb dans les matériaux vitreux du patrimoine

Ce chapitre donne des indications générales sur les avantages liés à l’introduction du plomb dans la composition des verres et des glaçures, en particulier vis-à-vis de leurs propriétés physiques (viscosité, dilatation, densité, propriétés optiques, mécaniques…) et chimiques (durabilité, rédox…). Il montre également des difficultés qui peuvent résulter de l’emploi de cet élément.

Ce chapitre offre une introduction aux méthodes d’analyses isotopiques avec une attention particulière pour les isotopes de plomb. Après un survol des différentes techniques utilisées pour ces analyses, nous y détaillons non seulement les possibilités qu’offrent ces approches analytiques mais aussi leurs limites. Une partie importante est dédiée à l’interprétation des données et à quelques cas d’études.

La structure électronique originale de l’ion Pb2+ permet d’expliquer son rôle structural particulier au sein des phases cristallines et des verres silicatés. Après une description du rôle structural du plomb dans les phases cristallines (PbO, silicates), ce chapitre présente une synthèse des principales études structurales réalisées sur les verres des systèmes SiO2-PbO, SiO2-PbO-R2O (R : alcalin) et SiO2-PbO-Al2O3 en s’appuyant sur des techniques spectroscopiques et de simulation variées.

Les propriétés optiques particulières des verres de silicates de plomb sont expliquées en considérant les absorbances très fortes dans le proche UV induites par la présence de la paire libre 6s2 du plomb. Le déplacement vers le visible de la bande de transfert de charge en présence d’ions métalliques apporte une composante jaune à la couleur de ces verres.

Un aperçu de l’usage du plomb dans les recettes de verres opaques et translucides du Moyen Âge et de la Renaissance est proposé. Ces données, consacrées essentiellement aux fausses gemmes, aux émaux et tesselles de mosaïque, sont comparées autant que possible aux analyses chimiques de verres dont nous disposons.

Ce chapitre retrace l’histoire de l’emploi du plomb en tant que matière première de l’industrie verrière. Il débute en Égypte et en Mésopotamie au milieu du IIe millénaire avant notre ère, passe par l’Asie de l’Est et l’Asie du Sud au cours des premiers siècles avant et après notre ère pour revenir en Europe entre les IXe et XVIIIe siècles.

A partir de la fin du 17ème siècle et le développement du « cristal » par Ravenscroft, le verre au plomb a connu une expansion spectaculaire. Souvent associé à des articles de luxe, il a su profiter des découvertes de la science en particulier dans les méthodes de formage, de coloration, d’opacification et de décoration.

Ce chapitre présente l'état actuel des connaissances sur le verre au plomb islamique d'un point de vue analytique et isotopique, depuis son apparition aux 8e/9e siècles. Il commence par le verre au plomb trouvé en Orient, avant de passer à l'Ibérie, où, ces dernières années, une multitude de différents types de verre au plomb ont été découverts dans des vestiges archéologiques.

L’usage de plomb dans les émaux est présenté à travers deux productions ; les émaux champlevés sur cuivre du Moyen Âge et celle des cuivres émaillés « dits vénitiens » de la Renaissance. Après une brève description de leur histoire, forme, style et technique de fabrication, les recettes verrières des émaux blancs et turquoise sont données ainsi que l’origine du plomb.

L’introduction du plomb dans la formulation des glaçures céramiques remonte aux derniers siècles du premier millénaire av. J.-C. Ce chapitre brosse à grands traits les conditions de l’émergence de ce nouveau savoir-faire, sa diffusion, ses évolutions selon les civilisations et d’un continent à l’autre. On y évoque également le rôle de cet élément dans les recherches menées par les céramistes jusqu’au XVIIIe s. pour découvrir les secrets de la porcelaine chinoise.

L’étendue et la nature de l’interface liant l’argile cuite du corps céramique et la matière vitrifiée de la glaçure jouent un rôle essentiel sur les propriétés physico-chimiques de l’objet fini. Ce chapitre résume l’étendue des connaissances pour les glaçures riches en plomb.

Les glaçures plombifères ayant subi un enfouissement plus ou moins long présentent des structures d’altération diverses selon leur composition et l’environnement auquel elles ont été confrontées. On illustrera succinctement différents niveaux de développement des couches altérées, les caractéristiques globales de ces surfaces hydratées et une des solutions envisagées pour préserver ces matériaux du patrimoine.

Ce chapitre s’intéresse au comportement au cours de l’altération aqueuse d’un verre commercial de cristal au plomb. De manière à mieux décrire les mécanismes de relâchement du plomb au cours du temps, une analyse complète a été menée en confrontant les propriétés structurales et la durabilité chimique du cristal et d’une série de verres aux teneurs croissantes en plomb.

L’accroissement des connaissances sur la toxicité du plomb alimente un durcissement régulier de la réglementation associée, affectant tant les produits verriers correspondants, notamment le cristal, que sa mise en œuvre au sein des entreprises. Ce chapitre dresse le panorama des évolutions sur les 30 dernières années et celles en cours de discussion.