Тема: Хімія в · криміналістиці.
Робота виконана учнем
Марголіна Іллею
Класу 9 «Г» школи № 23
м. Борисова
Вчитель хімії
Грук Тамара Михайлівна.
Борисов, 1999 рік.
План: < p> I. Введення.
II. Основна частина.
1. «Криміналістика» з глибокої давнини.
2. Подальший розвиток або точка відліку.
3. Перші застосування якісного аналізу.
4. Розпізнання отрут.
5. Новий етап розвитку.
6. Нейтронно-активаційний аналіз.
7. Хромотографи.
III. Висновок.
Криміналістика - юрідічесая наука про методи розслідування злочинів,збиранні і дослідженні судових доказів. Корені цієї науки виходятьз глибин віків. Починалась вона з найпростіших хімічних методіврозслідування.
Золото як основна грошова одиниця використовується з глибокої давнини.
Однак, оскільки цей метал не відрізняється механічною міцністю, взверненні "ходили" монети, виготовлені із сплавів золота, срібла і міді.
Підбираючи комбінацію металів червоного і білого кольору, шахраям вдавалося,зберігши забарвлення золотих монет, знизити вміст в них золота, а то йзовсім обійтися без цього дорогоцінного металу. Посилаючись на недошедшій донас трактат грецького автора 2 ст. до н.е. Агатархіда, Дріод Сіцілійськийтак описує процедуру випробування золота вогнем абокупелірованія: "плавильники беруть пробу золотої руди, зважують і поміщаютьв глиняний посуд (крапель), додають в певній пропорції до ваги пробисвинець, сіль, трохи олова, ячмінні висівки; крапель щільно закриваютькришкою. Сосуд п'ять днів і п'ять ночей без перерви тримають в гарячій печі,і по охолодженні на його дно осідає чисте золото без домішки вугілля,яка важить трохи менше, ніж вихідна руда. Ми й сьогодні не до кінцязнаємо, навіщо знадобилися добавки олова, ячмінних висівок і чому посудинуповинен бути щільно закритий, але по суті описаний рецепт використовують ів наші дні.
У ті далекі часи заміна золота на срібло була не єдинимвидом обману. Так, замість мідного купоросу продавець міг продати більшедоступну сіль - сульфат заліза. Це, мабуть, практикувалося доситьчасто, тому що до цього часу відносяться описи двох способів,дозволяють відрізнити сульфат заліза від мідного купоросу. Боротьба зшахрайством при продажу мідного купоросу відзначена і в історії хімії:з'явився перший хімічний реактив - сік дубильних горішків; змочений цимсоком шматочок папірусу при зануренні в розчин сульфату заліза забарвлювавсяв чорний колір.
Використання реактиву для визначення відомого речовини - ценайважливіше досягнення можна вважати як точку відліку історії аналітичноїхімії.
Після появи в лабораторіях кислот, став розвиватися якіснийаналіз в розчинах, який дозволяє визначити, з яких компонентівскладається дана речовина. Використання кислот засноване на їхній здатностіпо-різному взаємодіяти з тими чи іншими металами. Так, азотнакислота однаково легко розчиняє мідь і срібло, але не реагує ззолотом, а "царська горілка" здатна розчиняти і золото ( "цар металів").
За даними кількісного аналізу можна знайти співвідношення компонентів уданій речовині.
Дуже давно відомо, що нечесні торговці підмішували в сметануборошно, щоб збільшити свій прибуток; для боротьби з такими шахраями поринку ходили контролери, у яких під рукою був розчин йоду. Однією краплібуло достатньо, щоб викрити любителів "подгустіть" смачний продукт:при додаванні йоду в зіпсований борошном товар зараз з'являлася синязабарвлення. Характерний синій колір з'являється в результаті взаємодії йодуз крохмалем, що містяться в борошні. При Необхідності реагент і об'єкт пошукуможна поміняти місцями і використовувати крохмаль для виявлення йоду. Увідсутність крохмалю додавання йоду не викликає посиніння. Йодокрахмальнаяреакція специфічна як на йод, так і на крохмаль. У той же час вона дужечутлива, тому що розчин йоду змінює забарвлення в присутності дужемалих кількостей крохмалю. Додавання сірчаної кислоти в прозорий розчин,що містить іони кальцію, також призводить до помітної зміни - утворюєтьсянерозчинний сульфат кальцію. Сірчана кислота, таким чином, єреагентом на кальцій. Однак ця реакція неспецифічна, адже з барієм,наприклад, сірчана кислота реагує так само. До того ж, реакція ця недуже чутлива, оскільки осад утворюється тільки тоді, коливміст кальцію в розчині досить велика.
Кількісний аналіз розчинів навчилися проводити, лише у XVIII ст.
Перші кроки в цьому напрямку зробили не вчені, а виробничники назаводах і фабриках. У ті роки почала розвиватися промисловість інеобхідно було терміново налагодити контроль за якістю продукції. Ось,наприклад, як була вирішена одна з таких задач.
Мова піде про метод визначення вмісту оцтової кислоти в їїводному розчині - оцтової есенції. При взаємодії з карбонатом натріюоцтова кислота перетворюється на ацетат натрію і вугільну кислоту, яка всвою чергу швидко розкладається на воду і діоксид вуглецю, бурхливо зшипінням що виділяється з розчину. Після стає нейтральним. Якщо втакий розчин ще додати соди, то спінювання вже не відбувається і розчинстає лужним (надлишок соди). Відбуваються реакції можна описатинаступними хімічними рівняннями:
Na2CO3 + 2CH3COOH (2NaCOOCH3 + H2CO3
H2CO3 (H2O + CO2 (
Що можна було б запропонувати в XIIX в. заводському "ОТК "для контролюцієї реакції нейтралізації? Перш за все відібрати пробу (визначенийобсяг заводського продукту - оцту з невідомою концентрацією оцтовоїкислоти); пробу помістити в якусь ємність. Потім взяти точну кількість
(навішування) чистої соди і поступово додавати її в посудину з оцтом доприпинення виділення бульбашок газу. Звичайно, найбільш надійні результатиможна отримати, якщо нейтралізацію провести в присутності відповідногоречовини, яка "подає" сигнал про зміну кислотності середовища. Такеречовина називається індикатором; для даної реакції найкращим індикаторомє лакмус. У кислому середовищі лакмусовий папірець (папірець, просоченарозчином лакмус і висушена) забарвиться в червоний, а в лужному середовищі - всиній колір. Нанесений на лакмусовий папірець маленьку краплю розчину. Якщопапірець не стане ні червоної, ні синій, а забарвиться в будь-якій
"проміжний" колір, реакція нейтралізації пройшла до кінця і з такогонейтрального розчину бульбашки газу при додаванні соди не виділяються.
Після цього залишається тільки дізнатися кількість невитраченої соди (відвзятої спочатку навішування) і знайти, скільки соди прореагував з кислотою.
Метод, коли реагент невеликими порціями додають до досліджуваної речовини,отримав назву титрування.
На початку XIX століття одним з найпопулярніших отрут був миш'як. Симптомиотруєння миш'яком нагадували хвороба, а визначати його наявність уорганізмі потерпілого ще не вміли. У 1836 р., Англійська хімік Джеймс
Марш, запропонував методику, що дозволяє на власні очі "побачити" отруту. Він винайшовприлад, який згодом отримав назву приладу Маршу. В основіметоду лежить реакція відновлення миш'яку до арсіна AsH3, відкрита Шелі.
Марш виявив, що арсін при нагріванні розпадається на металевиймиш'як і водень. Як і Шелі, Марш спочатку відновлював миш'як цинком всірчанокисле розчині.
2H2AsO4 + 9Zn + 9H2SO4 (2H3As (+ 9ZnSo4 + 8H2O
Але що утворюється газ він не випускав у повітря - арсін проходив черезскляну трубку, яка знизу обігрівалась пальником. На виходіскляної трубки він помістив порцелянову платівку, і миш'як осідає наїї поверхні у вигляді блискучого металевого дзеркала.
2AsH3 2As + 3H2
Ця методика дозволяла виявити миш'як при утриманні порядкутисячної частки міліграма (мікрограммовие кількості).
Можна вважати, що до кінця XIX ст. розробка класичних методіваналізу завершилася. Учені вже мали в своєму розпорядженні надійними методикамиякісного та кількісного аналізу практично для будь-якогонеорганічної речовини. Але застосування цих методів в криміналістичнійпрактиці гальмувався, з одного боку, тим, що для аналізу були потрібніпорівняно великі кількості (0,01-1 гр.) а з іншого - необхідністюпереводити ці речовини в розчин. Було необхідно навчиться аналізуватипредмети, що взяті в якості речових доказів, не піддаючи їхруйнування.
У 1993 р. в Граці, на території колишньої Австро-Угорської імперії,вийшла в світ книга «Керівництво для слідчих як системакриміналістики ». Автор Ганс Гросс узагальнив досвід, накопичений за 20 роківроботи в якості судового слідчого, а також сформулював свої поглядина розвиток криміналістики.
Він ясно усвідомив, яку користь при розслідуванні кримінальних справ можепринести використання останніх досягнень природничих наук. Він ставактивним прихильником застосування в криміналістиці нових технічних засобіві, зокрема, оптичного мікроскопа, і вперше зробив висновок про те, щопил, з якою ми щодня стикаємося, утворюється в результатіруйнування навколишніх нас матеріальних предметів. Вивчення частинок пилу підмікроскопом може допомогти відновити обстановку на місці події ізіграти важливу роль у його розкритті. Гросс по суті заклав основисучасної криміналістики, висловивши чудову думку про те, що будь-якематеріальне взаємодія залишає речові докази. Такимчином, вивчення слідів дає можливість встановити викликали ці слідиоб'єкти. Важливість цих висловлювань гідно була оцінена тількичерез сорок років, а сама реалізація ідей Гросса затягнулася майже на цілесторіччя.
У 30-х роках нашого століття аналітична хімія вступила в новий етапсвого розвитку, пов'язаний з впровадженням інструментальних методів аналізу. Ухімічних лабораторіях з'явилися фізичні прилади. Реєструючівлаштування цих приладів, або детектори, були здатні сприйматисигнали, пов'язані зі зміною таких параметрів, як сила струму, абонапругу, що людський організм не може оцінювати за величиною.
Тим самим було розширено коло фізичних явищ, які використовуються ваналітичних цілях. Крім того, завдяки новим інструментам хімікивперше змогли стежити за дуже слабкими змінами концентрації речовин,які знаходяться за межами чутливості класичних методів.
Відкрилася можливість визначати речовини, концентрації яких дуже малі.
Тепер можна було перевірити на практиці багато ідей, висунуті Гроссом.
Однак до реального втілення цих ідей було ще далеко. Занадто великавиявився розрив між глибиною думки Гросса і рівнем розвиткукриміналістики. Гросс, наприклад вважав що в пилу бального залу міститьсябільше текстильних волокон, ніж в бібліотечній пилу. Але в той час непроводилося стільки копітких, як ми знаємо, досліджень будовирізних текстильних волокон, а без цього блискуча здогадка австрійськоговченого не могла знайти виходу до слідчій практиці і допомогти вирішуватибагато важливих питань, пов'язані з аналізом речових доказів.
Наведемо хоча б один приклад. В кімнаті сталося вбивство; на одязілюдини, підозрюваного у злочині, знайшли залишки волокон, того жтипу, що і волокна одягу жертви. Чи означає це, що доведено йогопричетність до вбивства? Такі запитання дуже часто виникають прирозслідуванні злочину.
Але поки криміналісти обговорювали проблеми дослідження речовихдоказів, в аналітичній хімії відбулися великі зміни. Починаючи з
60-х років в повсякденну практику передових хімічних лабораторійвпроваджуються ЕОМ, які все більшою мірою здійснюють контроль запроцесами вимірювання, плануванням експерименту, а так само за надійністюекспериментальних результатів.
В результаті стрімкого розвитку техніки інструментального аналізустало можливим без особливих труднощів реєструвати присутністьз'єднань, зміст яких не перевищує 10-12 м.
Одним з таких способів є нейтронно-активаційний аналіз. Длясвого проведення, він вимагає досить складного обладнання, однакпринцип його дуже простий. Відомо, що багато хімічні елементи в звичайнихумовах не є радіоактивними, але після опромінення стаютьрадіоактивними. Найчастіше для опромінення використовують нейтральні частинки -нейтрони атомного реактора або радіоактивного джерела. Ядра стабільногоелемента, взаємодіючи з нейтронами, перетворюються в ядра радіоактивногоелемента і починають випускати випромінювання з характерною енергією. Реєструючице випромінювання, можна встановити, якому радіоактивного елементу вононалежить.
Отже, радіоактивне випромінювання виникає при розпаді атомнихядер. Для аналітичних цілей інтерес представляє?-Випромінювання, якеможе супроводжуватися?-випромінюванням, електромагнітним за своєю природою імають аналогію з видимим світлом, але відрізняється від нього більш високоюенергією.
Розпад ядер хімічних елементів підпорядковується статистичним законам.
Для кожного елемента характерним параметром є час, протягомякого число ядер у зразку зменшується на половину, за цей час на 50%змінюється інтенсивність випромінювання, цей період часу називається періодомнапіврозпаду; в одних елементів - декілька секунд, а в інших - мільйонироків.
При реєстрації? - або?-випромінювання для визначення періоду напіврозпадутреба побудувати залежність реєструється радіоактивності зразка відчасу і за цими даними розрахувати потрібний параметр. У тому випадку, коливипромінювання даного зразка обумовлена радіоактивним розпадом одногоелемента, виходять ясні і однозначні результати. Припустимо, однак,що ми маємо справу із зразком, в якому одночасно присутні дварадіоактивні елементи, причому інтенсивності випромінювання для кожного з нихрізні. Тоді джерело сильного випромінювання створить потужний фон реєстраціязміни радіоактивності від слабкого джерела буде дуже ускладнена.
Нелегко інтерпретувати результати вимірювання, якщо в одному зразкуодночасно знаходяться два джерела, близькі за інтенсивністю випромінювання,так і за величиною періоду напіврозпаду. Чимало незручностей доставляєреєстрація радіоактивності елементів з коротким (1-2 хв.) періодомнапіврозпаду, але якщо період напіврозпаду дуже великий і перевищує кількароків, то тривалість цих експериментів надзвичайно зростає. 60 роківтому подібні проблеми вирішувати не вдавалося, але в даний час ціексперименти вже не викликають особливих труднощів завдяки тому, що надопомогу дослідникам прийшли ЕОМ.
Вимірювання?-випромінювання дають можливість не тільки визначити періоднапіврозпаду, а й отримати важливу інформацію про склад досліджуваної речовини.
За енергії?-Випромінювання можна досить ясно розрізнити окремі елементи.
Після появи ЕОМ і напівпровідникових детекторів виявилося можливимвивчати?-спектри різних зразків, тобто вимірювати енергію випромінюваннятільки?-квантів, а енергетичні характеристики інших видів випромінюванняпри цьому не враховувати. В?-Спектрі легко виділити окремі піки,розрізняються між собою за енергією випромінювання. Вимірювання інтенсивностіцих піків дозволяє одержати достовірні відомості про концентраціювідповідних елементів. Як ми тепер знаємо, впровадження в криміналістикуметоду нейтронно-активаційного аналізу було значно більшестрімким, ніж будь-якого іншого методу аналізу.
Народження хромотографи пов'язано з іменем російського біолога Михайла
Семеновича Кольори (1872 - 1920). Свої перші хроматографічні експериментивін поставив щоб розділити на окремі пігменти хлорофіл - рослиннийекстракт, пофарбований в зелений колір. Вчений припустив, що хлорофілявляє собою не індивідуальне підключення, а суміш декількохкомпонентів. У цьому полягали його досліди з хромотографи.
Перш за все він дуже дрібно розтер сухі зелене листя, отриманийпорошок обробив етанолом, і незабаром спиртова витяжка (тобто спиртовоїрозчин над твердим залишком) офарбилося в зелений колір, тому що етанолвитяг хлорофіл. Потім він взяв скляну трубку, заповнив її товченимкрейдою і зверху налив тільки що отриману забарвлений в зелений колірспиртову витяжку, яка містить хлорофіл. Верхній шар крейди забарвиться взелений колір і утворилася зелене кільце, а знизу з люльки почав капатибезбарвний етанол. Потім в трубку був налитий чи?? тий бензол; в мірупроходження бензолу зелена зона кальцієва спочатку збільшувалася, потімрозділилася на кілька різнокольорових кілець. Поступово по довжині трубкизверху вниз утворилося шість самостійних кільцевих зон: жовта, жовто -зелена, темно-зелена і три жовтих кільця.
Що ж сталося в трубці? Насипаний в трубку крейда (карбонат кальцію
СаСО3) затримав або, мовою хіміків, адсорбував з розчину окремікомпоненти суміші, яка надає листя зелене забарвлення. Нагадаємо, щоадсорбцією називається концентрування речовини з обсягу фаз наповерхні розділу твердого тіла з газами, парами або рідкими розчинами.
У результаті адсорбції речовини, що знаходилися в розчині, можуть повністюперейти на поверхню твердого тіла. Такий перехід хлорофілу наповерхню твердого тіла (тут крейди) і спостерігав Колір у своємуексперименті.
Якщо через шар адсорбованого речовини пропускати відповіднийрозчинник, почнеться процес, зворотний адсорбції, і частина адсорбованихмолекул знову перейде з поверхні адсорбенту в розчин. Подібний процесназивається десорбцією. У реальних експериментах процеси адсорбції ідесорбції розділити в часі не можна, тому що вони протікають паралельноодин одному. Однак, правильно підібравши умови експерименту, можна домогтисятого, що визначальну роль буде грати лише один з цих процесів,оскільки швидкість протікання цього процесу значно перевищить швидкістьіншого, конкурентного. Якщо простежити за переміщенням речовини по довжинітрубки або, що термінологічно більш правильно, по висотіхромотографіческой колонки, виявиться, що на своєму шляху воно тозатримується на поверхні адсорбенту, то знову переходить у розчин. Прощо говорить така поведінка молекул цієї речовини? Речовина, яка ввигляді розчину переміщається під дією сили тяжіння по колонці,розподіляється між поверхнею твердого тіла (тут крейди) ірозчинником (тут бензолом). У результаті одна частина молекул цьогоречовини як би закріплюється на твердій поверхні, а інша - залишається врозчині. Питання про те, скільки адсорбованих речовини виявиться наповерхні, а скільки в розчині, залежить від властивостей цієї речовини, а такж від властивостей твердого тіла і особливості його поверхні, від природирозчинника та кількісного співвідношення фаз, тобто твердої речовини --крейди, розчинника - бензол і розділяється речовини - хлорофілу, і,звичайно, від температури колонки.
Методика виявлення рослинних пігментів дійшла до наших днів майже внезміненому вигляді. Ця методика надала велику допомогу у викриттіодного молодого зловмисника, який займався підпалом стогів сіна.
Послідовність дій палія була завжди однакова. Спочатку віноповіщає чергових про пожежу, причому робив він це часто ще до підпалу, апереконавшись, що вогонь починає палахкотить, він вибирав віддалене затишнемістечко і звідти спостерігав за розвитком подій. Точно так само він вів себе іпід час свого останнього "подвигу" і, сповістивши про пожежу, вибрав собізатишну галявину, сховався за купиною і "милувався" видовищем пожежі, потімїї гасінням.
Після того, як пожежа була погашена, поліцейські стали прочісуватинавколишню місцевість, і незабаром їм в очі впало прим'ята трава, яказберегла форму лежачого людини. До того ж вони відразу зрозуміли, що з цієїгалявини було зручніше за все спостерігати і за пожежею, і за метушнею,пов'язаної з гасінням вогню. Припустивши, що вони натрапили на слідизловмисника, поліцейські прискорили пошуки і незабаром затримали молодоголюдини в джинсах і светрі. Одяг цієї людини була покрита зеленимиплямами, які, як показали результати хромотографіческого аналізу,представляли собою сліди трав'яного покриву. Після ретельної "чистки"одягу з її поверхні були виділені залишки трав і частинки землі, заскладом не відрізнялися від рослин і слідів грунту, знайдених на томуділянці галявини, де поліцейські натрапили на прим'яті трав'яний покрив.
Як тільки підозрюваного ознайомили з доказами, які ясноговорили, що саме він ховався за купиною, той зізнався у скоєнніпідпалу скирти, потім розповів і про інші підпалах.
У своєму рефераті, я постарався висвітлити розвиток криміналістики якнауки, яка спирається на передові методи хімічних аналізів. Мипростежили як починаючи з давніх часів і до наших днів, ці дві наукиспираючись одне на одного допомагали людині боротися зі злочинністю. «Хімія вкріменалістіке », дуже велика і цікава тим. Я спробував охопити лишедеякі її аспекти ...
Список використаної літератури:
1. Л. Лейстнер, П. Буйташ «Хімія в криміналістиці».
2. Л. І. Мінько, В. С. Шнаревіч «Історія хімії».
3. Л. Петришина «Посвята в аналітичну хімію».
4. Ф. Крилов «У світі криміналістики».
5. К. Поль «Природно наукова криміналістика».
6. «Керівництво з аналітичної хімії».
7. Р. Соболєв «Курс газової хромотографи»
8. К. Гольберг «Керівництво до розслідування злочинів».
9. Г. Гросс «Основи аналітичної хімії».
