''Chemia sądowa'' (''Chemia w Szkole'' 5-2008 r.).pdf

Kształcenie nauczycieli chemii

Chemia sądowa

HANS JOACHIM BADER, MARTIN ROTHWEIL, IWONA MACIEJOWSKA,

RENATA WIETECHA-POSŁUSZNY

czenia nawiązujące tematycznie

do problematyki chemii sądowej

[1,2], które można wykonywać na lekcjach

chemii w liceum, na zajęciach kółka che-

micznego lub na pokazach organizowanych

w ramach, np. Dni Otwartych Drzwi danej

szkoły. Doświadczenia te zostały opracowa-

ne w ramach międzynarodowego programu

Socrates-Comenius CITIES, sprawdzone

na warsztatach z nauczycielami w Zakła-

dzie Dydaktyki Chemii Uniwersytetu we

Frankfurcie nad Menem oraz Uniwersytetu

Jagiellońskiego. Choć z pozoru mogą wyda-

wać się trudne, skomplikowane i kosztow-

ne, w rzeczywistości, zdaniem nauczycieli

(także tych z Polski), większość z tych do-

świadczeń można wykonać w przeciętnie

wyposażonej szkolnej pracowni chemicznej

przy odpowiednim zaangażowaniu nauczy-

ciela. Wiele z wymaganych przyrządów

można kupić w sklepach papierniczych (np.

pisak i latareczkę UV do znakowania mie-

nia – za ok. 8 zł, pędzle, klej cyjanoakrylo-

wy – 3 zł), kosmetycznych lub gospodarstwa

domowego (rozpylacze – od 6 do 12 zł).

Stosowane odczynniki mają zróżnicowane

ceny: od 3 zł za 2 kg gipsu budowlanego po

najdroższy luminol (200 zł za 5 g). W tym

drugim przypadku warto wziąć pod uwagę,

że: z jednej strony roztwory luminolu sto-

sowanego do tych doświadczeń są bardzo

rozcieńczone, a z drugiej strony luminol

może służyć do wielu fascynujących ekspe-

rymentów szczególnie dobrze prezentują-

cych się przy wyjątkowych okazjach, np.

spotkaniach z ciekawą chemią. Czasy wy-

konywania poszczególnych doświadczeń

również znacznie się różnią. Niektóre z do-

świadczeń (przy zastosowaniu roztworów

przygotowanych wcześniej przez nauczy-

ciela) uczeń może wykonać w kilka minut,

inne (np. twardnienie gipsu, wykrywanie

zatartych numerów identyfikacyjnych) wy-

magają 0,5–1 godziny. Większość z poniżej

opisanych doświadczeń wykorzystuje reak-

cje i procesy dobrze znane uczniom, obo-

wiązkowe w każdym programie nauczania

(polimeryzacja, reakcja skrobi z jodem,

sublimacja jodu, reakcje redoks pomiędzy

metalami itd.). Jednak ich zastosowanie

w kontekście nauk sądowych pozwala

na zwiększenie zainteresowania chemią

i wzrost motywacji do nauki.

1. Ujawnianie odcisków palców

1.1. Zastosowanie proszków daktyloskopijnych

Podstawy merytoryczne: Proszki, które

będą wykorzystywane w eksperymencie

są rutynowo używane przez grupy eksper-

tów zajmujących się ujawnianiem odci-

sków palców i innych śladów. Najczęściej

używanym środkiem jest sproszkowane

żelazo i tlenek żelaza(III). Najlepszym

podłożem do ujawniania odcisków pal-

ców są szklane i inne gładkie powierzch-

nie. Proszek przylega do śladów wskutek

sił adhezji pomiędzy nim a (głównie) wo-

dą i związkami tłuszczowymi zawartymi

w substancji potowo-tłuszczowej. Siła ad-

hezji jest proporcjonalna do powierzchni

Chemia w Szkole

W artykule przedstawiono doświad-

Kształcenie nauczycieli chemii

wzajemnego kontaktu cząstek proszku ze

śladem.

Wymagany sprzęt: delikatne pędzle,

szalki Petriego, moździerz porcelanowy,

szklane talerze/butelki, ew. gładkie kafel-

ki/płytki/glazura, taśma samoprzylepna

(stosunkowo szeroka), biały papier.

Odczynniki: proszek grafitowy, węgiel

drzewny (utarty na proszek), brąz alumi-

nowy (środek komercyjny o nazwie „brą-

zal”), sproszkowany tlenek żelaza(III),

sproszkowane żelazo.

Uwagi dotyczące bezpieczeństwa: brąz

aluminiowy (łatwopalny), sproszkowane

żelazo (łatwopalny, F).

Procedura: Pozostawić odciski palców

na różnych podłożach z gładką powierzch-

nią (spocone ręce dają lepszy efekt). Nie-

wielką ilość wybranego proszku przenieść

do szalki Petriego, następnie delikatnie

zanurzyć pędzelek w proszku.

(U WAGA !!! Należy nabrać niewielką

ilość proszku na pędzelek – istnieje możli-

wość zamazania śladów) i delikatnie prze-

sunąć pędzelek po całej powierzchni w ce-

lu ujawnienia śladów odcisków palców.

Na ujawniony ślad przykleić taśmę kle-

jącą, a następnie delikatnie ją odkleić

(starając się nie przesuwać jej powierzch-

ni, aby nie zamazać śladów) i nakleić

na kawałku białego papieru w celu utrwa-

lenia odciska.

Obserwacje: Proszek przylega do śla-

dów pozostawionych przez palce (wodę,

pot, itp.). Odcisk palca zostaje ujawniony

w postaci linii papilarnych w kolorze uży-

tego proszku.

Wnioski: Odciski można ujawnić sto-

sując proszek, który kontrastuje ślad.

Wzależności od rodzaju powierzchni

wykorzystuje się różnego rodzaju proszki,

najczęściej na jasną powierzchnię stosuje

się ciemny proszek.

Postępowanie z odpadami: Reszta

proszku może zostać użyta ponownie

do ujawniania odcisków palców lub wy-

korzystana jako stały odczynnik chemicz-

ny w innych reakcjach.

1.2. Ujawnianie odcisków palców – zastosowanie par jodu

Podstawy: W eksperymencie używamy

jodu w postaci stałej (kryształki) lub lot-

nej (pary jodu). Jod jest bardzo lotny,

stąd ujawnione ślady są widoczne przez

krótki czas. Najlepszą formą zabezpie-

czenia tego typu śladów jest utrwalenie

ich na zdjęciach fotograficznych lub prze-

prowadzenie dodatkowych reakcji che-

micznych, np. ze skrobią.

Wymagany sprzęt: wkraplacz, gruszka,

wata szklana, gumowy korek, słoik z na-

krętką (pełni rolę komory TLC), łaźnia

piaskowa lub płyta grzejna, szczypczyki

(pinceta), papier do drukarki, rękawiczki

ochronne, statyw.

Odczynniki: jod.

Uwagi dotyczące bezpieczeństwa: jod

(szkodliwy, Xn; niebezpieczny dla środo-

wiska, N).

Procedura: Pozostawić odciski palców

na kartce papieru. Wszystkie czynności

związane z ćwiczeniem należy wykony-

wać pod wyciągiem oraz w rękawiczkach.

Sposób I. (,, z parami jodu”) W pierw-

szej kolejności wkraplacz wypełnić war-

stwą waty szklanej, następnie nasypać

niewielką ilość

jodu i ponownie

na wierzch uło-

żyć nieco wa-

ty szklanej. Koń-

cówkę gruszki

gumowej należy

założyć na ko-

niec wkraplacza

w sposób analo-

giczny, jak na

zdjęciu. Ulatnia-

5/2008

Kształcenie nauczycieli chemii

jące się pary jodu skierować na kartkę pa-

pieru z odciskiem palca. W momencie,

kiedy nie używa się wkraplacza, należy

zatykać go od góry gumowym korkiem.

Sposób II. (ze słoikiem). Rozsypać

niewielką ilości jodu na dnie słoika, na-

stępnie włożyć kartkę ze śladami odci-

sków palców do wnętrza tak przygotowa-

nej komory. Słoik zamknąć i delikatnie

podgrzać na łaźni piaskowej lub płycie

grzejnej.

Obserwacje: Odciski palców zostają

ujawnione w postaci brązowawych linii

papilarnych.

Wniosek: Jod zostaje zaadsorbowany

na powierzchni śladu poprzez oddziały-

wanie z substancjami pozostawionymi

przez palce (woda, pot, itp.).

Postępowanie z odpadami: Jod krysta-

liczny można wykorzystać w kolejnych do-

świadczeniach lub zutylizować zgodnie z za-

sadami utylizacji odczynników chemicznych

opisanych w kartach charakterystyki.

Wskazówki: Ze względu na dużą lot-

ność jodu, ujawnione ślady odcisków pal-

ców są widoczne tylko przez krótką chwi-

lę. W pierwszej kolejności należy usunąć

nadmiar jodu przez pozostawienie kartki

z ujawnionymi śladami na statywie na po-

wietrzu, a następnie w celu utrwalenia

śladów należy spryskać je 1% roztworem

skrobi. Ślady będą miały kolor niebieski.

1.3. Ujawnianie odcisków palców – zastosowanie roztworu ninhydryny

Podstawy: Ninhydryna jest najczęściej

stosowana w przypadku ujawniania odci-

sków palców na powierzchniach papiero-

wych lub drewnianych. Metoda ta jest wy-

korzystywana na dużą skalę podczas

badań śledczych, zarówno w przypadku

śladów odcisków palców świeżo pozosta-

wionych na m.in. papierowych tapetach

ściennych, jak również śladów pozosta-

wionych kilka lat wcześniej.

Wymagany sprzęt: 2 zlewki (100 ml), cy-

linder miarowy, pipeta, gruszka, szklany prę-

cik, pinceta (szczypczyki), rozpylacz (który

można dostać w sklepach z wyposażeniem

dla fryzjerów lub po zużytym kosmetyku

z dyfuzorem), płyta żelazka lub płyta grzejna

(może to być zwyczajna, przenośna kuchen-

ka elektryczna), papier do drukarki, łyżeczki

do odważania odczynników.

Odczynniki: ninhydryna, etanol, kwas

octowy (99–100%).

Uwagi dotyczące bezpieczeństwa: nin-

hydryna (szkodliwa dla zdrowia, Xn),

etanol (palny, F), kwas octowy (substan-

cja żrąca, C).

Procedura: Odciski pozostawić na pa-

pierze stosowanym do drukarek (świetny

nośnik śladów). Wszystkie czynności wy-

konywane podczas tego ćwiczenia powin-

ny być wykonywane pod wyciągiem i w rę-

kawiczkach ochronnych.

Metoda I

Roztwór ninhydryny: 0,1 g ninhydryny,

50 cm 3 etanolu, 1,5 cm 3 kwasu octowe-

go (roztwór do rozpylania).

Ogrzewanie powierzchni, na której

znajdują się odciski palców za pomocą

płyty grzejnej lub płyty żelazka. Jeśli

stosujemy żelazko, ślady na papierze

należy przykryć drugą kartką papieru

przed prasowaniem.

Nośnik śladów – w tym przypadku

kartka papieru ze śladami odcisków pal-

ców – zostaje spryskana roztworem nin-

hydryny (w postaci mgiełki) i wysuszona

na powietrzu przez kilka minut. Następ-

nie kartkę ogrzewamy nad płytą grzejną

lub przykrywamy czystą kartką papieru

i prasujemy rozgrzanym żelazkiem. Jeśli

jakość ujawnionych odcisków palców nie

jest wystarczająca, procedurę należy po-

wtórzyć.

Chemia w Szkole

Kształcenie nauczycieli chemii

0,1 g ninhydryny i 50 cm 3 etanolu

(otrzymany roztwór posłuży do zanu-

rzania lub spryskiwania powierzchni).

kami, ale z produktami ich hydrolizy – ami-

nokwasami). Ninhydryna pozostaje w rów-

nowadze z indano-1,2,3-trionem, który

tworzy z aminokwasami zasadę Schiffa.

Utworzona ketoimina rozkłada się wydzie-

lając aldehyd oraz, przejściowo, aminę.

Kondensacja aminy z innymi cząsteczkami

ninhydryny tworzy purpurę Ruhemanna.

Usuwanie odpadów : Pozostały roztwór

ninhydryny utylizuje się jak typowy od-

czynnik organiczny nie zawierający ato-

mów chlorowca.

Wskazówki: Podczas pracy z ninhydry-

ną i jej roztworami, w celu zapobieżenia

kontaktu ze skórą i utworzeniu reakcji

barwnych, wszystkie czynności należy wy-

konywać w rękawiczkach! Ponadto zanu-

rzanie kartki papieru w kąpieli ninhydry-

nowej, jak i dotykanie spryskiwanych

powierzchni, powinno odbywać się za po-

mocą szczypiec lub pincety.

Ogrzewanie w piecu wysokotempera-

turowym przez 30 minut razem z miską

wypełnioną wodą w temp. (90–100°C).

Obserwacje: Po zastosowaniu roztwo-

ru z kwasem octowym lodowatym, odci-

ski palców pojawiają się jako jasnofiole-

towe-różowe ślady. Roztwór bez kwasu

octowego lodowatego ujawnia odciski

palców w kolorze fioletowo-niebieskim.

Wnioski: Ninhydryna (2,2-dihydroksy-

indano-1,3-dion) jest reagentem charakte-

ryzującym się dużym powinowactwem

do aminokwasów, polipeptydów i białek,

które to właśnie są pozostawiane przez

palce na papierze jako odciski palców (za-

sadniczo nie reaguje bezpośrednio z biał-

Mechanizm reakcji ninhydryny z aminokwasami: 1. w środowisku kwaśnym, 2. w środowisku obojętnym

1.4. Ujawnianie odcisków palców – metoda cyjanoakrylowa

Podstawy: Estry kwasu cyjanoakrylo-

wego polimeryzują na śladach linii papi-

larnych tworząc białoszary, trwały osad.

Katalizatorem procesu polimeryzacji jest

woda oraz składniki wydzielin łojowych.

Mechanizm polimeryzacji przebiega na-

stępująco:

Cyjanoakrylowa metoda ujawniania

śladów linii papilarnych została wynale-

5/2008

Metoda II

Kształcenie nauczycieli chemii

ziona w 1978 roku w Oddziale Identyfika-

cji Kryminalnej Japońskiej Policji Naro-

dowej. Metoda ta służy do ujawniania

śladów na gładkich powierzchniach, tj.

metalach, plastiku, gumie i innych.

Wymagany sprzęt: krystalizator (min.

Ø 14 cm), płyta grzejna, zlewka (50 cm 3 )

lub parowniczka, małe naczynie alumi-

niowe, folia aluminiowa, szczypce lub rę-

kawica kuchenna.

Odczynniki: cyjanoakryl (klej Super

Glue lub inny o podobnym składzie),

etanol.

Uwagi dotyczące bezpieczeństwa: etanol

(łatwopalny, F), cyjanoakryl (szkodliwy, XI).

U WAGA !!! Cyjanoakryl skleja skórę

i powieki w kilka sekund.

Procedura: Metalową powierzchnię

należy przemyć etanolem w celu odtłusz-

czenia, a następnie pozostawić na niej od-

cisk palca. Wszystkie kolejne czynności

najlepiej wykonywać pod wyciągiem.

W parowniczce umieścić metalowy przed-

miot z odciskiem palca i włożyć do krysta-

lizatora wypełnionego w 1/3 wodą. Nie-

wielką ilość kleju cyjanoakrylowego

nanieść na aluminiowe naczynie lub do

małej zleweczki i również umieścić w kry-

stalizatorze. Całość przykryć folią alumi-

niową, a następnie podgrzać do tempera-

tury 40–60°C na płycie grzejnej.

Rys. 1. Zestaw eksperymentalny

Obserwacje: Odciski palców są wi-

doczne w postaci szarobiałych linii papi-

larnych.

Wnioski: Monomeryczny cyjanoakryl

polimeryzuje w obecności wody. Duża za-

wartość wody w śladach daktyloskopij-

nych sprzyja reakcji polimeryzacji.

Usuwanie odpadów: Pozostałości cyja-

noakrylu utylizuje się analogicznie jak

odpady gospodarcze.

Uwagi: Nie dopuścić do dostania się

wody bezpośrednio do parowniczki,

w której znajduje się metalowy przed-

miot, np. w wyniku wrzenia.

2. Ujawnianie śladów butów, stóp i opon samochodowych – zastosowanie odle-

wów gipsowych

Podstawy: Poza odciskami palców bar-

dzo często na miejscu zdarzenia można

znaleźć takie ślady jak odcisk buta czy

ślad opony samochodowej. Takie ślady

najczęściej ujawnia się na podłożu ziemi-

stym lub piaskowym. Odlew ujawnionego

śladu jest konieczny w sytuacji, kiedy eks-

pert porównuje odlany wzór z obuwiem

zarekwirowanym od podejrzanych.

W ćwiczeniu będzie wykorzystany lakier

wcelu utrwalenia śladu.

Wymagany sprzęt: duża miska lub wia-

derko, blacha do pieczenia ciasta, folia

aluminiowa, skrobaczka, patyk lub łyżka,

szczotka ryżowa.

Odczynniki: gips budowlany (nie szpa-

chlowy), lakier do włosów, ziemia (mięk-

ka, wilgotna, np. do kwiatów lub glina).

Procedura: Blachę do pieczenia ciasta

wyłożyć folią aluminiową, wypełnić ziemią,

a następnie wyrównać. Na ziemi odcisnąć

ślad buta lub stopy, spryskać lakierem

wcelu utrwalenia śladu. Rozrobić masę

gipsową w miseczce lub wiaderku poprzez

dodanie wody w proporcjach charaktery-

stycznych dla danego rodzaju gipsu (poda-

Chemia w Szkole

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: