II. Основная часть. §
Скачать 276.1 Kb.
|
Способы и методы поисков Людям, работающим над расследованием чрезвычайных происшествий или преступлений, очень важно иметь исчерпывающие сведения о вещественных доказательствах, которыми они располагают, об их происхождении, составе. Скажем, для того чтобы по находкам на остатках пожарищ можно было определить причину возгорания. Какой она была, намеренной или случайной? Это лишь один из примеров необходимости всестороннего исследования улик. Химикам, работающим в криминалистических лабораториях, приходится сталкиваться с теми же самыми вопросами, с которыми ежедневно имеют дело аналитики при контроле состава продуктов на химических предприятиях. Одним из важнейших методов в исследованиях подобного рода является хроматография. Что это такое? Ссылки на литературу сделать правильно. См на сайте рубрика «исследования» перед рефератами и дипломами есть памятка. Большой Энциклопедический словарь (БЭС) толкует этот термин следующим образом: ХРОМАТОГРАФИЯ (от греч. chroma, род. п. chromatos - цвет и ...графия), метод разделения и анализа смесей, основан на различном распределении их компонентов между двумя фазами - неподвижной и подвижной. «Рождение хроматографии связано с именем русскою биолога Михаила Семеновича Цвета (1872-1920). Свои первые хроматографические эксперименты он поставил для того, чтобы разделить на отдельные пигменты хлорофилл - растительный экстракт, окрашенный в зеленый цвет. Ученый предположил, что хлорофилл представляет собой смесь нескольких компонентов»². Вот в чем заключались его опыты по хроматографии. Прежде всего, он очень мелко растер сухие зеленые листья, полученный порошок обработал этанолом, и вскоре спиртовая вытяжка (т.е. спиртовой раствор над твердым остатком) окрасилась в зеленый цвет, потому, что этанол извлек хлорофилл. Затем он взял стеклянную трубку, заполнил ее толченым мелом и сверху налил полученную окрашенную в зеленый цвет спиртовую вытяжку, содержащую хлорофилл (рис. 2). Верхний слой мела в трубке окрасился в зеленый цвет, получилось зеленое кольцо, а снизу из трубки начал капать бесцветный этанол. Затем в трубку был налит чистый бензол. По мере прохождения бензола зеленая кольцевая зона сначала увеличивалась, а затем разделилась на несколько разноцветных колец. Постепенно по длине трубки сверху вниз образовалось шесть самостоятельных кольцевых зон: желтая, желто-зеленая, темно-зеленая и три желтых кольца.  рис. 2 Что же произошло в трубке? Насыпанный в трубку мел (карбонат кальция СаСОэ) задержал или адсорбировал из раствора отдельные компоненты смеси, которая придает листьям зеленую окраску. Напомним, что адсорбцией называется концентрирование вещества из объема фаз на поверхности раздела твердого тела с газами, парами или жидкими растворами ссылка . В результате адсорбции вещества, находившиеся в растворе, могут полностью перейти на поверхность твердого тела. Такой переход хлорофилла на поверхность твердого тела (здесь мела) и наблюдал М.С. Цвет в своем эксперименте. Если через слой адсорбированного вещества пропускать соответствующий растворитель, начнется процесс, обратный адсорбции, и часть адсорбированных молекул вновь перейдет с поверхности адсорбента в раствор. Подобный процесс называется десорбцией. В реальных экспериментах процессы адсорбции и десорбции разделить во времени нельзя, потому что они протекают параллельно друг другу. Однако, правильно подобрав условия эксперимента, можно добиться того, что определяющую роль станет играть лишь один из этих процессов, поскольку скорость протекания этого процесса значительно превысит скорость другого, конкурентного. Если проследить за перемещением вещества по длине трубки или, как говорят, по высоте хроматографической колонки, окажется, что на своем пути оно, то задерживается на поверхности адсорбента, то вновь переходит в раствор. О чем свидетельствует такое поведение молекул этого вещества? Вещество, которое в виде раствора перемещается под действием силы тяжести по колонке, распределяется между поверхностью твердого тела (мела) и растворителем (здесь бензолом). В результате одна часть молекул этого вещества как бы закрепляется на твердой поверхности, а другая остается в растворе. Вопрос о том, сколько адсорбируемого вещества окажется на поверхности, а сколько в растворе, зависит от свойств этого вещества, а также от свойств твердого тела и особенностей его поверхности, от природы растворителя и количественного соотношения фаз, т.е. твердого вещества - мела, растворителя-бензола и разделяемого вещества хлорофилла, и, конечно, от температуры колонки. Первая стадия опыта проходила в условиях, благоприятных для процессов адсорбции: на порошке мела (карбоната кальция), то есть на так называемой неподвижной фазе, адсорбировались компоненты, растворенные в этаноле, иначе говоря, компоненты подвижной жидкой фазы. При этом все окрашенные пигменты перешли из раствора на поверхность частичек карбоната кальция. Затем через ту же колонку стали пропускать бензол, а поскольку он очень легко растворяет пигменты хлорофилла, на этой стадии опыта определяющую роль играли процессы десорбции*. * Десорбция обратна адсорбции Пигменты, придающие листьям зеленый цвет, перешли в раствор и начали перемещаться вниз по колонке. Но, как только пигменты попали на свободную поверхность частичек мела, некоторые красящие вещества из их смеси тут же закрепились на ней, то есть пигменты вновь распределились между раствором бензола и мелом. Но едва этот процесс завершился, сверху начинают поступать новые порции бензола, и начинается новое перераспределение компонентов бензольного раствора. Такая смена циклов адсорбции и десорбции происходит до тех пор, пока пигменты, в конце концов, не дойдут до выхода из колонки (стеклянной трубки). Если в колонке находится вещество, состоящее из молекул одинакового размера, то все эти молекулы перемещаются по высоте колонки приблизительно с одинаковой скоростью, потому что каждая молекула не отличается от другой ни по времени, проведенном на поверхности адсорбента, ни по времени пребывания в растворе. Если вещество состоит из различных молекул, эти параметры (времена) для молекул разные. По этой причине и отделились друг от друга различные пигменты в колонке, приготовленной испытателем. Затем они образовали отдельные кольцевые зоны. Самое нижнее кольцо, наиболее удаленное от входа (верха) колонки, принадлежало веществу, которое с карбонатом кальция связывалось наименее прочно, и большую часть времени его молекулы провели в бензольном растворе. А ближе всех к входу колонки расположилось кольцо с «медлительными» молекулами, потому что они очень прочно удерживались карбонатом кальция. Получив на колонке отдельные кольцевые зоны, Цвет осторожно выдавил содержимое колонки из стеклянной трубки, вырезал эти кольца и растворил вещества, адсорбированные на карбонате кальция. После этого он легко доказал, что хлорофилл не является индивидуальным веществом, а представляет собой смесь двух пигментов желто-зеленого и темно-зеленого. В кольце, окрашенном в желтый цвет, были обнаружены, кроме того, другие растительные пигменты - ксантофиллы. Так был открыт метод, который позволил не только установить качественный состав веществ, элюированных** с колонки, но и определить количества этих веществ. ** элюирование — элюция, элюация, вымывание, извлечение Этот метод Цвет назвал хроматографией, что по-гречески означает запись цвета. Окрашенной картине, которая возникает при разделении компонентов, он дал наименование «хроматограмма». Вот такую штуку придумал Михаил Семенович Цвет для исследования хлорофилла. Его открытие долго не находило практического применения. О нем вспомнили лишь незадолго до начала второй мировой войны, когда начал стремительно развиваться промышленный органический синтез. Во время поисков методов точного анализа лекарственных препаратов на содержание очень малых примесей, работы Цвета очень пригодились. Хроматография возродилась как метод разделения разнообразных смесей. Хроматографическая колонка, прообразом которой была простая стеклянная трубка М. С. Цвета, превратилась в сложный прибор, позволяющий реализовать методы тонкослойной хроматографии. Со временем хроматография стала одним из важнейших средств, которым вооружились судебные эксперты. С её помощью не только получают исчерпывающие сведения о вещественных доказательствах, но и разоблачают всякого рода подделки и фальсификации. Её взяли на вооружение и службы по борьбе с распространением наркотиков и таможенные службы. Представим, что в лабораторию поступил какой-то материал, при досмотре показавшийся таможенникам подозрительным. Эксперт должен, прежде всего, проверить, в какой степени обоснованны их беспокойства. Задача эта не из легких. Неочищенное растительное сырье, из которого затем извлекают наркотики, перевозят в виде вязкой массы. Здесь особый интерес представляют методы качественного анализа, которые дают возможность быстро идентифицировать неизвестное вещество. Ясно, что чаще всего эксперту важно узнать, есть ли в переданном ему образце вещества, числящиеся в списке наркотиков. Опытные специалисты сразу поняли, что вопросы идентификации неизвестных соединений удобно решать с помощью тонкослойной хроматографии - одного из наиболее доступных и простых методов анализа. Комбинация хроматографии с другими методами позволяет анализировать очень малые образцы вещества, масса которых не превышает нескольких нанограммов (1 нг — 1х10-9г), а также значительно ускорить измерения за счет сокращения времени, необходимого для прохождения нескольких анализируемых образцов через обычную систему хроматографа. ² Лейстнер Н. Бурнаш П. Химия в криминалистике. Перевод с венгерского. Мир 1990. С. 116.
Эту главу авторы посвятили методам спектроскопии. Согласно простейшей модели строения атома Бора, электроны можно представить расположенными на четко определенных («разрешенных») орбитах вокруг ядра атома. При этом они могут дискретно переходить с орбиты на орбиту, излучая или поглощая порции энергии, и это явление называется квантовым скачком. Если электрон переходит на более низкую орбиту, он теряет квант энергии и излучает квант света — фотон, который характеризуется строго определенной длиной волны, зависящей от потери энергии при квантовом скачке. Излучаемые таким образом фотоны мы воспринимаем как свечение совершенно определенного цвета — раскаленная медная проволока, например, светится синим. Для перехода на более высокую орбиту электрону, наоборот, требуется дополнительная энергия, и обычно он поглощает ее также в виде фотонов с определенной длиной волны. Такое взаимодействие между светом и атомами вещества легло в основу важной отрасли экспериментально-прикладной науки, которая называется спектроскопия, или спектральный анализ. Поскольку ядра атомов различных элементов содержат различное число протонов, электроны в этих атомах располагаются на отличающихся друг от друга разрешенных орбитах. Это означает, что в атомах различных химических элементов энергии квантовых скачков между разрешенными орбитами отличаются, и они будут излучать свет с различными длинами волн. Так, в видимом спектре излучения натрия наблюдаются лишь две близко расположенные линии в желтой части спектра (вот почему уличные натриевые лампы дневного света можно узнать по характерному желтоватому свечению), а у ртути спектральные линии приходятся на сине-голубую область (соответственно, если лампа уличного освещения светится голубоватым светом, значит это ртутная лампа). Простой, казалось бы, факт, что мы можем судить об атомном составе вещества по длине волн излучаемого им света, дал начало целой отрасли экспериментальных и прикладных исследований — спектроскопии. Набор линий в спектре каждого химического элемента уникален. Далее, если атом ионизирован, этот набор спектральных линий смещается и образует новую характерную серию в спектре. Таким образом, обнаружив серию спектральных линий изучаемого тела или вещества при накаливании материала неизвестного нам химического состава в пламени горелки, мы можем с уверенностью судить о присутствии или отсутствии соответствующих химических элементов в составе исследуемого материала. Это основа так называемой эмиссионной спектроскопии. Сравнивая интенсивность излучения спектральных линий, характерных для различных элементов, мы можем рассчитать их количественное соотношение в веществе и определить его химический состав. Таким образом, становится ясно, что спектроскопия, со всем своим многообразием методов – важнейшее средство в руках криминалистов. Нужно привести пример, о том как используют метод спектроскопии в криминалистике Тематика этой главы, на мой взгляд, уводит нас в сторону от основной темы «Химия в криминалистике». Несомненно, все высокие науки, в конечном счете, смыкаются, а искусственное деление массива всех наших знаний на химию, физику, физическую химию, химическую физику, математику и т. д. – несомненная условность. Однако, подчиняясь законам мира условностей, я хочу перейти к следующей главе, которая, по-моему, гораздо ближе к нашим школьным понятиям о химии.
Что такое чистые химические вещества? Прежде всего, следует подчеркнуть, что в практическом смысле чистота вещества понятие относительное, зависящее от назначения вещества. Так, в быту называют чистой обычную воду и уж, во всяком случае, относят к этой категории дистиллированную воду. На самом деле дистиллированная вода далеко не является чистым веществом, она содержит растворенные газы, пылинки и в небольших количествах соли и кремневую кислоту, извлеченные из стекла. Такая вода не только не может служить эталоном чистоты, но даже не может быть использована во многих ответственных работах (определение электропроводности, получение полупроводниковых материалов и т. д.). Часто дается определение чистого вещества как физически и химически однородного материала, обладающего определенным комплексом постоянных свойств и не изменяющегося при дальнейшей очистке его самыми совершенными средствами. Однако такое определение далеко не безупречно, и оценка чистоты в сильной степени зависит от уровня развития техники. Содержание примесей в препаратах особой чистоты измеряется миллионными и миллиардными долями процента и с точки зрения практического использования такие препараты можно считать вполне чистыми. В криминалистике примеси очень часто помогают обнаружить истину. Вот ещё один интересный пример из нашей книги, касающийся строительства фундамента небоскрёба: «…регламент приготовления бетонной смеси соблюдался с особой тщательностью, правильно была построена опалубка, точно по регламенту подавалась и распределялась в опалубке жидкая бетонная масса. Однако бетон не схватывался, в опалубке сохранялась не затвердевшая полужидкая масса. Подсчитав огромные убытки, руководство строительной компании стало выяснять, почему же бетон не твердел. Вначале возникла мысль о том, что кто-то преднамеренно всыпал в бетонную массу сахар, который, как известно, препятствует схватыванию компонентов бетона. Лабораторные исследования это предположение не подтвердили. Расследование пошло по другому направлению. Анализ дефектного бетона на содержание неорганических примесей ясно показал, что концентрация цинка в бетоне намного превышает норму. Выяснилось, что присутствие такого количества цинка резко ухудшает цементирующие свойства бетона».³ Как мог оказаться цинк в бетонной массе? На наличие цинка проверяли все компоненты бетона. В тех пробах, где цинк был обнаружен, проводили количественный анализ. Цинком оказалась загрязнена галька, которая добавлялась в смесь. Версия об умышленном вредительстве сразу же отпала. Позже выяснилось, что галька добывалась со дна одной из рек, где чуть выше по течению химический комбинат беззастенчиво сливал в реку свои химические отходы. По следам примесей удается зачастую не только найти источник загрязнения окружающей среды, но и разыскать место изготовления многих заводских изделий, например из стекла. Одной из главных характеристик стекла является показатель преломления. Показатель преломления характеризуется отношением скоростей распространения света в воздухе или в вакууме и в данном веществе. Выберем кусочек стекла, в объеме которого имеется пузырек воздуха. Это сделать нетрудно, пузырьки воздуха в прозрачном стекле хорошо видны. Поместив такой кусочек стекла в стакан с водой, мы увидим, как четко обозначились поверхности раздела вода-стекло и стекло-воздух (во внутреннем пузырьке). Это происходит потому, что световой луч при переходе из одной среды в другую меняет свое направление и скорость распространения, то есть преломляется. Осколки разбитого стекла (имеются в виду вещественные доказательства) могут быть настолько малы, что найти на них поверхность, удобную для измерения показателя преломления бывает очень трудно. Вот почему на практике показатель преломления определяют иммерсионным методом, суть которого заключается в следующем. Если два вещества отличаются между собой по величине показателя преломления, то граница раздела между ними выражена довольно резко. Напротив, если показатели преломления двух веществ одинаковы, линия раздела между ними исчезает. В этом и заключается суть иммерсионного метода. Осколок стекла помещают в различные жидкости с разными показателями преломления. Как только величины показателей преломления исследуемого образца и жидкости совпадают, граница раздела двух сред становится невидимой. В своей практической работе эксперту довольно редко приходится определять абсолютные значения показателя преломления, так как обычно ему надо дать ответ на вопрос, от какого стекла откололся данный кусок, взятый в качестве вещественного доказательства. Поэтому чаще всего эксперт прибегает к сравнительному анализу. Он помещает два осколка стекла в одну и ту же иммерсионную жидкость и очень внимательно следит, одновременно ли исчезают границы раздела исследуемых образцов и жидкости. При таком способе анализа отпадает необходимость точно регистрировать температуру жидкости, находить по графикам абсолютные значения показателя преломления и учитывать некоторые поправки. Кроме того, при сравнительном анализе увеличивается надежность оценки однородности различных образцов. ³ Лейстнер Н. Бурнаш П. Химия в криминалистике. Перевод с венгерского. Мир 1990. С. 243. |
Похожие:
 | Применение it в банковском праве (бюро кредитных историй) В состав кредитной истории, согласно закону рб входят три части: Титульная часть Основная часть Закрытая часть | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Структура и ход урока Вводная часть урока, подготовительная часть урока, основная часть урока, заключительная часть урока |
| Рабочая программа дисциплины «Контроль качества строительно-монтажных работ» Умо (2010 г.), соответствует требованиям Федерального Государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению... | | Урок по теме: Электромагнитная индукция Основная часть магнитофона. (Громкоговоритель Ученый, открывший явление э-м индукции. (Фарадей). Вещество с ярковыраженными магнитными... |
 | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Урок. Привычное слово. Урок – основная и практически единственная форма учебно-воспитательного процесса. «Уроки – основная часть... | | Реферат по теме «Цели опричнины» Основная часть |
| Основная часть Глава Специфика использования метода проектов в преподавании иностранного языка | | Требования к рефератУ Работа должна содержать развернутый план (введение, основная часть, заключение, библиография) |
| Основная образовательная программа: направление 022000. 68. Экология... | | Основная образовательная программа: направление 022000. 68. Экология... |
| Основная образовательная программа: направление 022000. 68. Экология... | | Рефератов по дисциплине «рынки икт и организация продаж» Основная (теоретическая) часть. Содержит постановку и основные пути решения рассматриваемой проблемы |
| Основная образовательная программа на 2011 2012 учебный год Учебник-хрестоматия для общеобразовательных учреждений. Часть 2, Москва, 2009. Стр. 161-162 | | Программа курса Часть Место астрофизики в естествознании Основная цель курса – дать слушателям целостное представление о строении и законах |
| Рефератов для вступительного экзамена по дисциплине «история и философия науки» Основная часть (анализ источников и литературы, изложение авторской позиции с опорой на авторите6ты и классиков) | | Культура и духовная жизнь часть 1 (А) При выполнении заданий этой части в бланке ответов «Новоубеевская основная общеобразовательная школа» Дрожжановского муниципального района Республики Татарстан |
