Научно-практическая конференция
«Купчинские юношеские чтения»
Секция «Химия»
Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя
общеобразовательная школа №218 Фрунзенского района г. Санкт – Петербурга
«Две науки рядом: химия и криминалистика»
Выполнил: ученик 7 «А»
Макаров А.Д.
Руководитель: учитель химии ГОУ
№218
Ваульчикова В.А.
Санкт – Петербург
2013г.
Оглавление
Введение. Цели и задачи…………………………………………..……………..3
Основная часть…………………………………………..……………...….4
Дактилоскопия…………………………………………………………….4
Анализ в помощь криминалистам………………………………………..6
Определение ядов…………………………………………………………7
Тайнопись…………………………………...……………………………8
Хроматография......................................................................................9
Разные источники доказательств……………………………………….11
Пятна и их определение………………...………………………………12
Кровь или кетчуп………………………………………………………...13
Определение подлинности картин…………………………………..….14
Первые доказательства спиртового опьянения………………………..15
Заключение……………………………………………………………………....16
Список литературы……………………………………………………………...17
Введение. Цели и задачи
По своему характеру я очень любознательный. Интересно находить доказательства, исследовать, отвечать на поставленные перед собой вопросы. Есть такая наука криминалистика. В переводе с латинского это означает наука, исследующая закономерности приготовления, совершения и раскрытия преступления.
А еще есть другая наука – химия. Вот они очень связаны. Так как криминалистика начинается с простейших химических методов расследования. И начиналось все с золота. Золото, как основная денежная единица используется с глубокой древности, и поскольку этот металл не отличается механической прочностью в обращении, были фальсифицированные монеты, изготовленные из сплавов золота, серебра и меди. Подбирая комбинацию металлов красного и белого цвета, мошенникам удавалось, сохранив окраску золотых монет, снизить содержание в них золота, а то и вовсе обойтись без этого драгоценного металла.
В те далекие времена замена золота была не единственным видом обмана. Часто вместо сульфата меди CuSO4 продавали более доступную соль – сульфат железа FeSO4. Это, видимо, практиковалось довольно часто, потому что к этому времени относятся описания двух способов, позволяющих отличить сульфат железа от сульфата меди. Борьба с мошенничеством при продаже медного купороса отмечена и в истории химии: появился первый реактив – сок дубильных орешков; смоченный этим соком кусочек папируса при погружении в раствор сульфата железа окрашивался в черный цвет. За одно, появилась технология получения чернил.
Использование вещества для определения другого вещества – это важнейшее достижение можно считать точкой отсчета истории аналитической химии.
После появления в лаборатории кислот, появилась возможность определять металлы. Так азотная кислота одинаково легко растворяет медь и серебро, но не реагирует с золотом, а царская водка способна растворять золото.
Цель работы: проследить связь химии и криминалистики и решить задачи.
1.Какие методы используются в криминалистике, для определения преступления.
2.Показать связь двух наук.
3.Проследить применение некоторых методов на практике.
Основная часть.
Дактилоскопия
Сегодня почти ни одно из расследований криминального характера не обходится без научно – технической экспертизы, в которой наряду с другими методами важное место занимают различные методы, том числе и химические методы.
Дактилоскопия[1] (метод идентификации человека по отпечаткам пальцев) – наука о папиллярных линиях. Каждый узор на пальце индивидуален, но составлен из трех элементов: петель, дуг и завитков. В коже есть поры, ведущие к сальным железам, и постоянно выделяют разные соединения. На каждом квадратном сантиметре тела их от 150 до 330. Выделяются вещества – вода, соли, органические вещества. Соли и некоторые органические вещества на отпечатках остаются долго. Они создают бесцветный, скрытый отпечаток покровов.
Обнаружить окрашенные, видимые отпечатки пальцев не составляло проблемы, для этого применяли увеличительные стекла и лупы, фотоаппараты. Вдавленные отпечатки становятся видимыми при специальном освещении, что позволяет фотографировать. Сложнее находить невидимые следы. Но сейчас в арсенале специалистов имеются различные порошки, различных цветов: черные, серебристые, двуцветные, белые, чаще используются черные.
Первые способы обнаружения скрытых отпечатков пальцев на месте преступления заключалось в нанесении на поверхность мелкого окрашенного порошка с помощью мягкой кисточки или специального прибора типа пульверизатора и затем фотографирования. При этом сначала использовали сажу, мелко измельченный графит или соединения свинца (свинцовые белила, свинцовый сурик). Частицы порошка прилипают только к невидимым тончайшим отложениям органических веществ и делают их не просто видимыми, но и очень контрастными.
Ни один из первоначально применявшихся порошков нельзя было использовать на влажной поверхности.[1] Химикам все-таки удалось это сделать при помощи дисульфида молибдена MoS2, коричнево-черного порошка, применяемого как твердая замазка. Есть сведения, что отпечатки пальцев обнаруживают в затопленной лодке или сброшенном в реку автомобиле, а также – на осколках стекол после пожара.
А сейчас в криминалистике произошел грандиозный прорыв: ученые из австралийского Технологического университета в Сиднее научились снимать слабые, невидимые отпечатки пальцев со старых вещественных доказательств. Помогают в этом наночастицы. Они усиливают дактилоскопические рисунки, поскольку после химической обработки могут соединяться с аминокислотами.
Анализ в помощь криминалистам
Часто нечестные торговцы подмешивали в продукты другие вещества, которые увеличивают прибыль. В сметану или мед добавляли муку или крахмал. По рынку ходили контролеры, у которых под рукой был раствор йода. Одной капли было достаточно, чтобы разоблачить фальсификаторов: при добавлении йода в испорченный товар тотчас появлялась синяя окраска. Характерный синий цвет появляется в результате взаимодействия йода с крахмалом.
Количественный анализ растворов научились проводить, лишь в XVIII вв. Первые шаги в этом направлении сделали не ученые, а производственники на заводах и фабриках. В те годы начала развиваться промышленность и необходимо было срочно наладить контроль за качеством продукции.[4] Так была решена одна из задач определения содержания уксусной кислоты в ее водном растворе – уксусной эссенции.
При взаимодействии с карбонатом натрия Na2CO3 уксусная кислота CH3COOH превращается в ацетат натрия CH3COONa и угольную кислоту H2CO3, которая разлагается на углекислый газ и воду, бурно с шипением выделяющийся из раствора.
Что можно было предложить для контроля этой реакции. Прежде всего, отобрать пробу (определенный объем заводского продукта – уксуса с неизвестной концентрацией уксусной кислоты); пробу поместить в какую-то ёмкость. Затем взять точное количество чистой соды и постепенно добавлять её в сосуд с уксусом до прекращения выделения пузырьков газа. Конечно, наиболее надежные результаты можно получить, если эту реакцию провести в присутствии соответствующего вещества, которое подаст сигнал об изменении кислотности среды. Такое вещество называется индикатором. Для данной реакции лучшим индикатором является лакмус.
В кислой среде лакмусовая бумажка (бумажка пропитанная раствором лакмуса и высушенная) окрасится в красный, а в щелочной среде – в синий цвет. Но если от капельки раствора бумажка не станет, ни красной, ни синей, а останется прежнего цвета, значит, реакция нейтрализации прошла до конца. После этого остается только узнать количество неизрасходованной соды и найти, сколько соды прореагировало с кислотой. Метод, когда вещество небольшими порциями добавляют к исследуемому веществу, получил название титрование.
1.3 Определение ядов
В начале XIX века одним из самых популярных ядов – был мышьяк. Симптомы отравления мышьяком напоминали болезнь, а определять его наличие в организме пострадавшего ещё не умели. В 1836 году английский химик Джеймс Марш предложил методику, позволяющую увидеть яд. Он изобрёл прибор, который впоследствии получил название прибора Марша.[2] Мышьяк восстанавливали до арсина AsH3, этот газ дальше проходил через стеклянную трубку, которая снизу обогревалась горелкой. На выходе стеклянной трубки помещали фарфоровую пластинку, и мышьяк осаждался на ее поверхности в виде блестящего металлического зеркала. Этот метод позволял обнаружить мышьяк при содержании порядка тысячной доли миллиграмма.
Предположим, что Наполеон умер от отравления мышьяком. Мышьяк, яд безвкусный, убивает постепенно, медленно накапливается в организме. Но как это доказать. Спустя 140 лет после смерти Наполеона в шотландском городе Глазго началось необычное следствие по делу о насильственной смерти Наполеона. Вели дело два врача: Смит и Форшуфвуд они начали с того, что обратились во многие музеи со странной просьбой: нет ли в музейных коллекциях пучка волос великого француза? И они получил их. Они знали, что мышьяк постепенно накапливается в волосах. Но как его обнаружить в нескольких волосках, химический метод анализа будет малочувствителен, не исключены ошибки.[4]
Помог шведский физик Вассен. Волоски упрятали в алюминиевый цилиндрик и поместили в урановый реактор. После провели измерения и выяснили, что Наполеон умер от мышьяка, которого в волосах было в 13 раз больше обычного. И это определили радиоактивационным методом. Облучили изучаемые волоски потоком нейтронов и измерили интенсивность излучения изотопа мышьяка.
1.4 Тайнопись.
Тайнопись, дала возможность развивать науку криминалистику. Тайнопись – скрытый текст, выполненный симпатическими чернилами. В их качестве могли быть различные химические вещества: аммиак, кислоты, молоко, соки. На первый взгляд все выглядело как обычно. Первые подозрения возникали при неоправданно увеличенных межстрочных интервалах, наблюдались необычные матовые штрихи, наблюдалась пересылка чистых листов, отвлеченный текст.
В 17 веке[3] симпатическими чернилами были растворы свинцового сахара, их проявляли сероводородом. Также широко использовали соли кобальта, которые на холоде были незаметны, а при слабом нагревании выступали буквы красивого синего цвета - это были безводные соли. При охлаждении и влиянии влаги буквы исчезали. Химики и криминалисты подбирали проявители, а тайнописцы - чернила. Если написать письмо хлорным золотом, то написанное можно проявить раствором хлористого олова. Проявиться запись пурпурного цвета или Кассиев пурпур.
Заглянем в документ под номером 99312 из архива российской охранки: « Переписка химией состоит в следующем. Пишут на шероховатой бумаге обыкновенными чернилами какой – нибудь текст, совершенно безобидный. Когда это письмо написано, то берут совершенно чистое мягкое перо и пишут между строками. Написанными чернилами, уже то, что хотят сказать о консперативных делах. Это письмо пишут химическими чернилами т.е. раствором какой – нибудь кислоты»[3]. Выявить и прочесть текст удавалось методами, разработанными российскими криминалистами.
Во время войн составы симпатических чернил становились более сложными, что с другой стороны затрудняло проявление. Современные методы изучения документов достигли высокого уровня, что получить секретные чернила сложно, чтобы их не проявили.
Методы проявлении разные; окуривание парами йода (если текст писали крахмальным клейстером, отваром риса), нагревали на открытом огне (если писали кислотами, молоком, соками), проглаживали утюгом, при тайнописи соединениями кобальта и.т.д. Все проявленные материалы сразу фотографировали т.к. записи иногда могли быстро исчезать.
1.5 Хроматография
Другой случай передачи тайной информации, раскрылся при помощи хроматографии. Способ, с помощью которого можно засекречивать данные от чужаков или недружелюбно настроенных персон заключается в том, чтобы подобрать серию чернил, которые выглядят одинаково, но ведут себя по–разному в процессе хроматографии. Процесс разделения на фракции химического вещества (такого как чернила), нанесенного на абсорбирующий материал (такой как бумажное полотенце), при окунании последнего в жидкость – воду. Слово хроматография происходит от греческого слова «хрома» - т.е. цвет.[4]
Если взять ручку, нанести пятна чернилами каждого вида на бумажные полотенца. Окунуть край бумажного полотенца в воду. Держать полотенце в течении нескольких минут, ждать, пока вода поднимется до верхнего края. С пятнами происходят различные изменения. Чернила, изначально бывшие одного цвета, могут вести себя абсолютно по-разному. Одни могут оставаться прежнего цвета и на прежнем месте; останутся черными и сдвинутся вместе с водой; поднимутся вверх и разделятся на несколько цветных полос. По хроматографии можно определить, какими чернилами была сделана запись.
Вода поднимается по бумажному полотенцу благодаря капиллярному эффекту. При этом чернила ручки и маркера разделяются на бумажном полотенце на несколько цветов. Чернила, выглядящие одинаково до эксперимента, могут сильно различаться к его окончанию либо за счет разности в скорости перемещения, либо за счёт разности в скорости передвижения, либо за счет разложения на цвета.
Рождение хроматографии связано с именем русского биолога М.С. Цвета. Свои первые хроматографические эксперименты он поставил, чтобы разделить на отдельные пигменты хлорофилл – растительный экстракт, окрашенный в зеленый цвет. Ученый предположил, что хлорофилл не индивидуальное соединение, а смесь нескольких компонентов.[4] Методика обнаружения растительных пигментов дошла до наших дней почти в неизменном виде. Эта методика оказала большую помощь в разоблачении преступлений. На одежде злоумышленников остаются пятна от растений, следы почв, где случается преступление. Сравнивая анализ веществ с одежды и следы веществ с места преступления легко можно доказать идентичность. Как это делается. Пятна обрабатывают этанолом, который окрашивается в зеленый цвет. Затем нужно взять стеклянную трубку, заполнить ее толченым мелом и сверху налить спиртовой раствор хлорофилла. Верхний слой мела окрасился в зеленый цвет, и образовалось зеленое кольцо, а снизу из трубки начал капать бесцветный этиловый спирт.
Затем в трубку наливают бензол. По мере прохождения бензола зеленая зона сначала увеличивается, 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.
В трубке сначала произошел процесс адсорбции, т.е. концентрирование вещества на поверхности другого вещества, а в данном случае хлорофилл из раствора перешел на поверхность твердого тела. А если через слой окрашенного мела пропустить бензол – растворитель, идет обратный процесс адсорбции и молекулы переходят в раствор и распределяются по слоям.
1.6 Разные источники доказательств
В 1893 г. В Граце вышла книга, «Руководство для следователей как система криминалистики» автор Ганс Гросс обобщил опыт, накопленный за 20 лет работы в качестве судебного следователя. Он стал активным сторонником применения технических средств, т.е. оптического микроскопа и впервые сделал вывод о том, что пыль, образовывается в результате разрушения окружающих нас материальных предметов. Изучение частиц пыли под микроскопом может помочь восстановить обстановку на месте происшествия и сыграть важную роль в его раскрытии. Гросс высказал замечательную мысль о том, что любое материальное взаимодействие оставляет вещественные доказательства.[4]
Часто доказательства бывают по волокнам: шерстяным, хлопковым, синтетическим.
Шерстяные – при сжигании дают запах жженых перьев.
Хлопковые – жженой бумаги.
Другие волокна определяют также по особым признакам, и пользуются определенными справочниками.
1.7 Пятна в криминалистике
Иногда по оставленным пятнам можно судить о преступлении. Пятна бывают разные:
Жирные, масляные – от пищевых и технических масел, жиров, масляных красок, смол.
Цветные – ягод, овощей, фруктов, соусов, кофе, чая, травы, крови и т.д.
Пятна ржавчины.
Качество и быстрота определения пятен зависит от давности: чем старее пятно, тем труднее определяется. Это связано с тем, что под действием света и кислорода воздуха вещества претерпевают изменения, в результате которых образуются труднорастворимые соединения.
Пятна жировые не имеют ярко вычерченных границ. Контуры их размытые или вырисовываются в виде распространенных во все стороны лучей. Свежие пятна постоянно темнее ткани. Чем старее жирное пятно, тем больше оно светлее и приобретает матовый оттенок. Старые жирные пятна проходят насквозь ткани. Легкорастворимые получаются от растительных масел, труднорастворимые - от смол, лаков, масляной краски.
Пятна от фруктов, сока, свежих плодов и ягод, чая имеют резкие очертания границ. Цвет их разный, от желтого до кофейного. Контуры темнее пятен. Пятна не только нужно узнавать по описанию, но и доказывать их происхождение при помощи химических реактивов.
1.8 Кровь или кетчуп
При расследовании уголовных дел большое значение имеет установление присутствие следов крови на самых различных предметах. Выявление крови – первый обязательный этап любой судебной экспертизы. Причем только доказав наличие следов крови, эксперт может приступить к решению других вопросов, поставленных перед ним следствием.[4]
Метод исследования в ультрафиолетовых лучах. При таком исследовании пятна крови имеют темно – коричневый цвет и бархатистый вид. При старении пятен – ярко-оранжевое свечение.
Можно вспомнить метод хроматографии на бумаге, он отличается доступностью, чувствительностью, возможностью одновременного исследования большого количества материала и сохранения хроматографии в качестве документов.
Самые простые: пробы с 3% раствором перекиси водорода. На край пятна наносятся капли перекиси. При разложении перекиси образуется мелкая пена.
Более действенный химический анализ под действием раствора люминола: 0,1 г. люминола, 0,5, гидрокарбоната натрия, 10 мл. пергидроля на 1л. дистиллированной воды. Наносят раствор на подозрительный участок, и образуется пена в голубом свечении (хорошо видно в затемненном помещении).
1.9 Определение подлинности картин
Криминалисты при помощи химических знаний могут определять подлинность старых картин, написанных масляными красками, при помощи свинцовых белил (PbOH)2CO3. Это был единственный белый пигмент с древних времен и до начала XIX в. Позже стали использовать другие белые пигменты - цинковые белила, титановые белила.
На картинах свинцовые белила меняются, темнеют. Их можно восстанавливать при помощи перекиси водорода. При помощи химического анализа можно определять свинцовые белила: раствором минеральных кислот – будет выделяться углекислый газ, а также провести реакцию на свинец при помощи йодидов, будет выпадать желтый осадок. Это самые простые методы, которые не всегда дают результаты. Хотя обязательно надо знать понятия и реалии того времени, когда картины были созданы.[4]
С каждым днем цены на старинные произведения искусств растут. Мастера подделок не сидят на месте. С развитием технологий их возможности набирают обороты. Они научились старить краски, делать трещинки и, даже забивать в картины древнюю пыль. В свою очередь реставраторы, искусствоведы, химики и криминалисты развивают свои технологии определения подлинности картин. Сначала реставратор определяет, из чего сделан верхний слой картины. Потом проводят физико – химический анализ – это практически медицинская диагностика при помощи рентгена. Определяют основу: дерево , металл, холст. По основе можно говорить о времени и месте. До 18 века старые картины писали часто на деревянной основе. В отдельные эпохи использовали металл, пергамент, кожу ит.д. например, голландцы писали на дубе, а испанцы использовали сосну. До 20 века художники сами готовили краски, использовали органику, минералы, красители. При помощи рентгена определяют цвета картин. В последнюю очередь проявляют на изотопы. Ядерные взрывы 20 века привели к появлению двух новых изотопов изотопов: цезия -137 и стронция -90,т.е. раньше они не существовали. Потом картины отправляют в химическую лабораторию..
1.10. Первые доказательства спиртового опьянения
В 1874 английский врач применил метод для того, чтобы решить вопрос, усваивается ли алкоголь в организме или выводится, не перерабатываясь. Выдыхаемый воздух он пропускал через бихромат калия в серной кислоте. Оранжевый цвет соли переходил в зеленый. Этим явлением воспользовались для определения алкогольного опьянения, создавались трубки для контроля трезвости, для определения паров спирта. Метод Мохова - Шинкаренко описывается так: в тонкую стеклянную трубку помещают [2] бихромат, пропитанный серной кислотой. Трубочки были запаяны с двух концов, которые перед проверкой обламывали. Воздух продували при помощи определенного насоса. Если в выдыхаемом воздухе содержались пары алкоголя, то через 1-2 минуты в трубочке происходило изменение цвета на насыщенный зеленый, в зависимости от концентрации спирта. В настоящее время применяют специальные приборы, где определяют не только наличие спирта, но и его количество.
Заключение
Наука криминалистика возникла на заре развития человечества. Она развивалась благодаря развитию химии. Широко применялись достижения науки, методы: анализ, хроматография, криптография, фотография. Многие ученые химики были, можно сказать, криминалистами. Например, Д.И. Менделеев провел ряд экспертиз исследований документов и по делам, связанных с отравлениями, фальсификаций пищевых продуктов, загрязнением рек сточными водами фабрик, возможных причин самовозгорание разных веществ, подлогов чеков, денежных бумаг.
Криминалистика давала большой материал для практической химии, а химия помогала раскрывать преступления. Тема, которую я выбрал актуальна.
Список литературы:
Бастрыкин А.И. «Дактилоскопия. Знаки руки». – СПб.: Ореол.2004г.
Велегов В. «В глубь миллиардной доли грамма». Правда №17 от 1983г.
Крылов И.Ф. «Были и легенды криминалистики», - Л.: изд. Ленинградского университета, 1987г.
Лейстнер Л. Буйташ П. «Химия и криминалистика». М. Мир 1990г. 302ст.
|
