III Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ХИМИЯ В КРИМИНАЛИСТИКЕ
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
ВВЕДЕНИЕ
Выбирая тему для исследовательской работы, на уроках химии мы узнали много нового о науке криминалистика. Химия и криминалистика связаны между собой, эти две науки начинаются с простейших химических методов исследования.
Мы предположили, что проведение объективных расследований и вынесение беспристрастных решений невозможно без использования химической науки.
Цель работы: познакомиться с методиками химических исследований, применяющихся в криминалистике и апробировать их.
Задачи исследования:
-
Изучить, проанализировать и обобщить имеющуюся информацию об использовании химических веществ и химических методов в одной из ведущих юридических наук – криминалистике.
-
Овладеть основами использования химико-криминалистических методов в повседневной жизни.
-
Исследовать практическое использование простейших методов в повседневной жизни.
-
Проведение практических химико-криминалистических опытов.
-
Сформулировать выводы.
Объект исследования: многообразие химических исследований.
Предмет исследования: содержание и методика химических исследований в криминалистике.
Новизна исследования: материалы работы могут быть использованы как учащимися, так и педагогами при подготовке к учебным и факультативным занятиям, подготовке к конференциям, конкурсам, олимпиадам.
Методы исследования: эксперимент, изучение и анализ научной литературы, наблюдение, сравнительный анализ результатов.
I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
1.1 «Криминалистика» в глубокой древности
Криминалистика наука, которая разрабатывает систему специальных приемов, методов и средств собирания, исследования и оценки судебных доказательств, применяемых в уголовном процессе для предупреждения, раскрытия и расследования преступлений, а также используемых при судебном рассмотрении уголовных, а в ряде случаев и гражданских[3].
Криминалистика – юридическая наука о методах расследования преступлений, сборе и исследовании судебных доказательств. Корни этой науки исходят из глубины веков. Начиналась она с простейших химических методов расследования.
В те далёкие времена замена золота на серебро была не единственным видом обмана. Так, вместо медного купороса продавец мог продать более доступную соль – сульфат железа. Это, видимо, практиковалось довольно часто, потому что к этому времени относятся описания двух способов, позволяющих отличить сульфат железа от медного купороса. Борьба с мошенничеством при продаже медного купороса отмечена и в истории химии: появился первый химический реактив – сок дубильных орешков; смоченный этим соком кусочек папируса при погружении в раствор сульфата железа окрашивался в чёрный цвет [3].
С применением химических методов научились раскрывать преступления, совершенные тысячи лет назад. Так, раскрыты причины ранней смерти жителей Древнего Рима. Римляне широко использовали свинец: им покрывали крыши зданий, из него делали посуду, водопроводные трубы. В тканях останков римлян обнаружено много свинца, который и погубил их [3]. Значимая роль в определении золота и других металлов принадлежит аналитической химии. Для этого можно широко использовать минеральные кислоты.
1.2 Первые применения качественного анализа
Использование реактива для определения известного вещества – это важнейшее достижение можно считать как точку отсчёта истории аналитической химии. После появления в лабораториях кислот, стал развиваться качественный анализ в растворах, который позволяет определить, из каких компонентов состоит данное вещество. Использование кислот основано, на их способности по-разному взаимодействовать с теми или иными металлами. Так, азотная кислота одинаково легко растворяет медь и серебро, но не реагирует с золотом, а "царская водка" способна растворять и золото ("царь металлов"):
Au + HNO3 + 4HCl = HAuCl4 + NO + 2H2O
Количественный анализ вещества позволяет найти соотношение компонентов в нем. Очень давно известно, что нечестные торговцы подмешивали в сметану муку, чтобы увеличить свою прибыль; для борьбы с такими мошенниками по рынку ходили контролёры, у которых под рукой был раствор йода. Одной капли было достаточно, чтобы разоблачить любителей "подгустить" вкусный продукт: при добавлении йода в испорченный мукой товар тотчас появлялась синяя окраска. Характерный синий цвет появляется в результате взаимодействия йода с крахмалом, содержащимся в муке. При необходимости реагент и объект поиска можно поменять местами и использовать крахмал для обнаружения йода. В отсутствие крахмала добавление йода не вызывает посинение. Йодокрахмальная реакция специфична как на йод, так и на крахмал. В то же время она очень чувствительна, потому что раствор йода меняет окраску в присутствии очень малых количеств крахмала [8].
1.3 Дактилоскопия
Историю дактилоскопии – науки о папиллярных линиях, т. е. узорах, образуемых линиями кожи на внутренней поверхности кончиков пальцев, – можно прочитать в известной книге Ю.Торвальда «Век криминалистики», вышедшей на русском языке в 1984 г. и переизданной в 1990 г. Каждый узор на пальце индивидуален, но составлен, как было установлено еще в 1686 г., из сочетания главным образом трех простых элементов – петель, дуг и завитков. Выделяют и более мелкие детали: вилки, крючки, озера, острова, пересечения. Рисунок образуется до рождения человека, на третьем-четвертом месяце его внутриутробного развития, и сопровождает его, не изменяясь до самой смерти (у детей он лишь увеличивается в размерах). До нас дошли отпечатки пальцев доисторических людей, рисовавших руками на стенах пещер. Известно, что еще в Вавилоне, т. е. примерно четыре тысячелетия назад, отпечатки пальцев на глиняных дисках использовались для скрепления сделок; в Книге Иова упоминается признание отпечатков вместо подписей. На глиняных печатях до сих пор можно увидеть отпечатки больших пальцев древних китайцев. Важные грамоты в Персии ХIV в. обязательно скрепляли отпечатками пальцев: персияне уже тогда знали, что людей с одинаковыми рисунками кожных узоров не бывает. В 1892 г. в Англии вышла первая книга «Отпечатки пальцев», автор которой Френсис Галтон, племянник Ч.Дарвина, установил неизменность отпечатков в течение жизни человека.
Использование магнитных порошков началось еще в 1960-х гг. Нанесение этих порошков требует особой техники: их набирают на кончик аппликатора – особой палочки, внутри которой находится стержень из магнитного материала, – и осторожно, не задевая аппликатором поверхности и касаясь ее только налипшим на кончик порошком, проводят по поверхности. Метод удобен тем, что позволяет наносить ровно столько порошка, сколько требуется для получения наиболее четкого изображения: избыточный, замазывающий изображение порошок легко удалить с помощью того же аппликатора. В сухую погоду магнитные порошки применяют после увлажнения исследуемой поверхности с помощью «теплого дыхания» (те, кто носит очки, используют подобный прием перед протиранием стекол). Увлажнение помогает выявить дополнительное количество скрытых отпечатков. Если есть подозрение, что преступник был в том или ином автомобиле, то поиски отпечатков в этом автомобиле сначала ведут с помощью обычных порошков, а затем – для нахождения дополнительного числа отпечатков – с помощью техники «теплого дыхания» и магнитных порошков. Ни один из первоначально применявшихся порошков нельзя было использовать на влажных поверхностях, хотя во многих случаях это позволило бы выявить отпечатки, оставленные сравнительно давно.
Дело в том, что органические компоненты кожных выделений на воздухе рано или поздно испаряются или разлагаются, а на погруженных в воду поверхностях остаются неизменными сравнительно долго. Вода не только не взаимодействует с выделяемыми из кожного покрова органическими веществами, но и служит изолятором, мешающим испарению этих веществ. Насколько были бы облегчены усилия сыщиков, если бы удавалось надежно обнаруживать следы преступников, например, в затопленной лодке или сброшенном в реку автомобиле. Следователи об этом не могли и мечтать, но химики решили эту задачу. Средство было найдено, а его разработка потребовала знаний не только неорганической, но и коллоидной химии. Это средство – дисульфид молибдена, коричневато-черный порошок, применяемый так же, как твердая смазка. Используется не сам порошок, а его стабилизированная точно дозированными добавками поверхностно-активных веществ (тех же веществ, которые способствуют удалению грязи с помощью стиральных порошков) взвесь. Для устойчивости этой взвеси, содержащей около 3% твердой фазы, требуется также строгое регулирование кислотности среды. После распыления на влажную поверхность готовой взвеси следует высушить эту поверхность и затем исследовать отпечатки обычными способами. Есть сообщения, что применение МоS2 позволяет обнаружить отпечатки пальцев на осколках стекла даже после пожара. На окрашенных предметах, где порошки черного или серебристого цвета не дают контрастной картины, с середины 1970-х гг. стали использовать флюоресцирующие порошки. Эти разновидности порошков считают гораздо менее пачкающими, чем обычные, поскольку расход материала здесь очень мал. Уже во время нанесения небольшого количества стандартным способом – с помощью мягкой кисточки – необходимо освещать поверхность специальным источником света, например галогеновой лампой. Фотографирование обнаруженных следов проводят на цветную пленку через светофильтры.
II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Методика и результаты исследований
В практической части мы провели ряд опытов, приближенных к тем, которые проводят эксперты-криминалисты. Использовали практикум Езикян В.И. "Аналитическая химия и криминалистическая практика". Аналитическим методом определяли, примеси в золоте, в сметане. Проводили качественные химические реакции. Вся практическая часть проводилась в химической лаборатории МБОУ «СОШ №9» г.Лесосибирска.
Опыт №1. Определение подлинности золотых изделий.
Для экспериментального исследования, мы брали 6 золотых украшений: 3 серьги, 1 подвеска, 2 кольца.
Объект №1 – серьга с фианитом, объект №2 – обручальное кольцо, объект №3 – серьга с жемчугом, объект №4 – кольцо, объект №5 – серьга с рубином, объект №6 –подвеска. Анализируя литературные источники, мы нашли много способов, с помощью которых можно установить подлинность золотых изделий. В своей работе мы использовали наиболее доступные. Золото мягкий металл. Для упрочнения изделий из золота его традиционно сочетают с различными металлами. В изготовленных сплавах в качестве показателя содержания золота выступает проба. Так 750-я указывает, что в нем содержится 75% данного драгоценного металла, остальные 25% составляет лигатура (специальные сплавы для придания ему полезных свойств, необходимых для длительной эксплуатации изделия). Все изделия из золота проверили на наличие государственного клейма. На четырех изделиях через увеличительное стекло увидели пробы 583-й метрической пробы, что означало, в 1000 г имеется 583 г химически чистого золота, остальные 417 г — это лигатурные металлы, на третьем объекте проба была проставлено немного косо, четкого изображения не прослеживалось. На объекте №1 и №5 проба не была обнаружена (Приложение 1, рис.1). Результаты, полученные в ходе наших лабораторных исследований коррелируют с результатами, полученными в ходе исследования в ювелирной мастерской нашего города
Опыт №2. Испытание золота керамикой.
По поверхности куска неглазурованной керамики, провели исследуемыми золотыми изделиями, объекты № 1,6 оставили темный след, что означает о их подделки, объекты № 2,3,4,5 оставили светло желтые следы благородного металла, что указывает на подлинность. (Приложение 1, рис.2)
Опыт №3. Химический анализ золотых украшений.
Основой наших исследований является ряд электрохимических напряжений металлов и химические свойства минеральных кислот. Чистое золото растворяется только в царской водке. Из раствора золота в избытке царской водки при выпаривании выделяются желтые кристаллы гидрата золотохлороводородной кислоты HAuCl4∙3Н2О:
Au + HNO3 + 3HCl = AuCl3 + NO + 2H2O
Наличие примесей в золотых украшениях можно определить с помощью концентрированной азотной кислоты.
К исследуемым объектам прилили 1мл концентрированной азотной кислоты, наблюдали изменение цвета в объектах №1 и №5 до бледно-зеленого (Приложение 1, рис.3).
В объекте №2 наблюдали светло-молочный оттенок, в объектах №3,4,6 признаков реакции не наблюдали. Мы предположили, что изучаемые объекты №1 и №5 могли содержать примеси меди, так как характерный зеленый цвет мог принадлежать гидратированным ионам меди.
Cu + 4HNO3(к) = Cu(NO3)2+2NО2+2H2O.
В объекте №2 наблюдали появление светло-молочного цвета, что позволило предположить о наличии примесей серебра, объект оказался позолоченным:
Ag + 2HNO3(к)= AgNO3+NО2+H2O
Объекты №3,4,6 посторонних примесей не содержали.
Испытывать объекты №3,4,6 раствором «Царской водки» мы не стали, по причине сохранения данных изделий. Нами были найдены и методики количественного исследования содержания золота в сплавах, но пока не проверенные на практике.
Опыт №4. Подлинность золота определяли с помощью йодной настойки.
Для этого потерли исследуемые объекты об джинсовую ткань. Потом на то место где потерли, нанесли ватной палочкой не большой слой йода. Через 30 секунд, мы наблюдали потемнение в объектах №3,4,6. В объектах №1,2,5 видимых признаков не наблюдали 2Au + I2 = 2 AuI (Приложение 1, рис.4). Химическая реакция возникла между йодистым реактивом и золотом. На участке золота, который был потерт, осталось темное пятно, следовательно, украшение подлинное и изготовлено оно из сплава 585 пробы, что подтверждает первый опыт. На объектах №1,2,5 темных пятен не наблюдали, следовательно, тестируемые ювелирные украшения только внешне похожи на золото. Видимо, это могут быть такие металлы, как бронза, медь, латунь.
Результаты, полученные в ходе наших лабораторных исследований коррелируют с результатами, полученными в ходе исследования в ювелирной мастерской нашего города.
Опыт №5. Как определить является ли пятно кровью?
Всегда ли можно считать красные пятна на месте преступления однозначным свидетельством преступления по следам старой крови. Как отличить кровь от кетчупа или от краски? Мы познакомились с некоторыми способами, которые используют криминалисты. Кровь со временем окисляется, и становиться темнее, а через длительное время чернеет. Краска же долгое время не потемнеет и останется такой же по цвету, как и, к примеру, 2 дня назад (Приложение 1, рис.5,6). Кровь пахнет специфическим металлическим запахом. Краска пахнет химией.
Исследование в ультрафиолетовых лучах позволяет определить цвет крови в зависимости от времени пятна крови имеют темно – коричневый цвет и бархатистый вид. При старении пятен – ярко-оранжевое свечение. В судмедэкспертизе используют для экспресс анализов крови качественные реакции окисления фенолфталеина. Данный метод основан на окислении фенолфталеина пероксидом водорода, катализируемого геммогруппой (гемоглобина крови). При этом раствор фенолфталеина меняется на красный. Мы провели эксперименты по распознаванию пятен крови с помощью перекиси водорода (H2O2), роданида аммония (NH4CNS), желтой кровяной солью (гексацианоферрат калия K4[Fe(CN)6]). (Приложение 1, рис.8)
Опыт №6. Обнаружение пятен крови с помощью перекиси водорода.
2 грамма фенолфталеина, 20 граммов гидроксида калия растворили в 100 мл дистиллированной воды, добавили 20 граммов порошкового цинка до полного обесцвечивания раствора. Рабочий раствор готовили разведением основного раствора этанолом в соотношении 1:5.
Пятна крови и кетчупа нанесли на ткань (для контроля кровь и кетчуп помещали в отдельные пробирки). В чашку Петри налили горячую воду. Вымыли образцы крови и кетчупа, с ткани, на которую они были нанесены. (Приложение 1, рис.7,10)
Во втором опыте смочили влажным тампоном ткань с пятнами крови и кетчупа, добавили 1 каплю щелочного раствора фенолфталеина, и несколько капель раствора перекиси водорода, наблюдали вспенивание и появление розового оттенка в опытах с кровью, в опыте с кетчупом признаков не наблюдали:
Опыт №7. Обнаружение пятен крови растворами роданида железа и гексацианоферрата калия (желтой кровяной соли).
Способ основан на взаимодействии Fe+3содержащегося в гемоглобине крови, с раствором роданида аммония и (гексацианоферрат калия). Для опыта берем растворы кетчупа и крови. В пробирку с растворами добавляем роданид аммония, с ткани, где находились пятна, делаем смыв, приливаем роданид аммония. В пробирке с кровью наблюдаем появление темно–коричневое окрашивание. На смывах только в одном опыте видим появление темно-коричневого цвета. Это кровь. (Приложение 1, рис.8)
Fe3+ + 3CNS¯ = Fe (CNS)3
Признаки реакции наблюдаются, в опыте с кетчупом. Данная реакция не дает однозначного ответа, так как цвет смыва с кровавого пятна и цвет роданида железа очень похожи.
2. В пробирку с растворами добавляем желтую кровяную соль, с ткани, где находились пятна, делаем смыв, приливаем желтую кровяную соль. В пробирке с кровью наблюдаем появление темного пятна, с кетчупом и краской признаков реакции не наблюдаем.
4Fe3++3 [Fe(CN)6]4-= Fe4 [Fe(CN)6]3↓
Вывод: так как в состав крови входит белок гемоглобин, содержащий трехвалентное железо, то кровь можно обнаружить с помощью качественных химических реакций. Реактивом на трехвалентное железо является роданид аммония, признак химической реакции – кроваво-красный осадок, желтая кровяная соль признак химической реакции – темно-синий осадок (Берлинская лазурь).
Опыт №8. Определение примесей в сметане.
Химики-криминалисты исследуют продукты питания на содержание примесей.
Для анализа были взяты образцы сметаны, приобретенной в торговой сети города Лесосибирска. Производители сметаны: ТМ «Простоквашино» - 25%, АО "Данон Россия" ООО; «Семёнишна» 20%, ОАО «Саян-молоко»; «Марусино детство» 25%, молокозавод «Сибирское молоко» (Приложение 1, рис.9).
Опыт №9. Обнаружение крахмала в исследуемых образцах.
Очень часто для густоты, фальсификаторы добавляют в сметану крахмал. Крахмал в сметане дает хорошую консистенцию, вязкость и стабильность в хранении. Крахмал устойчив к кислоте. Для определения наличия крахмала, в исследуемые образцы прилили 3 мл спиртового раствора йода. В результате испытаний, характерного синего окрашивания не наблюдали
(С6H10O5)n+I2 = темно-синее окрашивание(Приложение 2, рис.11, 12, 13).
Следовательно, данная молочная продукция не содержит примеси крахмала, обнаруживаемые весьма доступным реактивом – раствором йода.
Опыт №10. Определение примесей творога.
Очень часто производители смешивают сметану с творогом для густоты продукта. Это не вредит здоровью, но продукт считается фальсификацией. К исследуемым образцам мы добавили горячую воду, наблюдали, появление осадка во всех образцах сметаны, кроме сметаны «Марусино детство» (Приложение 2, рис.14,15,16,17,18,19).
Вывод. Исследуемые нами образцы сметаны: №1 не имеет в составе творог, а в образцах №2 и №3 присутствует творог, что говорит о недоброкачественном продукте.
Опыт №11. Идентификация отпечатков пальцев.
Снятие отпечатков пальцев с различных предметов можно произвести легким касанием рукой данного предмета. Микроскопические количества пота, жира и других примесей, находящиеся на пальцах, оставят отпечаток. Затем, отпечаток следует проявить сажей или мелкодисперсным оксидом меди. Если предмет темный, то лучше проявить тальком. После проявления на отпечатках хорошо заметен папиллярный узор. В ходе работы мы оставили отпечаток пальца на стеклянной колбе и обработали кистью с оксидом меди. Мы увидели проявившиеся следы (Приложение 2, рис.20,21).
Вывод: Следовательно, таким простым способом, мы можем доказать, что определенные отпечатки пальцев принадлежат какому-либо человеку.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Наше предположение, что проведение объективных расследований и вынесение беспристрастных решений невозможно без использования химической науки, подтвердилось. Серьезное изучение криминалистики невозможно без прочных знаний по химии. В ходе выполненной работы мы познакомились с простейшими аналитическими методами криминалистической химии.
Методом аналитического анализа мы определили наличие примесей в сметане, золотых украшениях. С помощью качественных химических реакций научились определять ионы трехвалентного железа в гемоглобине крови и познакомились с простейшими методами по идентификации отпечатков пальцев.
Мы считаем, что исследования, проведённые нами могут быть использованы на факультативных занятиях в школе.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Винберг А.И. Криминалистика.- М., 1971.
2. Гросс Г. «Руководство к расследованию преступлений». М, 1964г.
3. Золотов Ю.А. Аналитическая химия и криминалистика. Журнал Аналитической Химии, 2000, т. 55, № 3
4. Крылов Ф.И. В мире криминалистики: Монография. Л, Изд-во ЛГУ, 1980.
5. Лейстнер Н. Бурнаш П. Химия в криминалистике. Перевод с венгерского. Мир 1990.
т. 36, в. 1, с. 5-8.
6. Минько Л.И., Шнаревич В.С. «История химии».
7. Петришина Л. «Посвящение в аналитическую химию».
8. Пиккеринг У. Ф. Современная аналитическая химия: Пер. с англ. — М.: Химия, 1978.
9. Поль К. «Естественно научная криминалистика».
Приложение 1
Рис.1 Рис.2
Рис.3 Рис.4
Рис.5 Рис. 6
Рис.7 Рис.8
Рис.9 Рис. 10
Приложение 2
Рис.11
Рис. 12 Рис. 13 Рис.14
Рис. 14 Рис.15 Рис. 16 Рис.17
Рис. 18 Рис.19
Рис.20 Рис.21