Химия и криминалистика

Точно так же применение в криминалистике некоторых методов медицины и химии не дает основания считать те или иные разделы криминалистики или такой основывающейся на ее положениях разновидности практики, как криминалистическая экспертиза частью, например, судебно-медицинской науки или судебно-медицинской экспертизы. С равным успехом можно было бы тогда считать криминалистику (и не только ее) математической наукой только на том основании, что в ней все шире начинают использоваться математические метод.

Научно-технический прогресс влечет за собой расширение сферы взаимодействия криминалистики с естественными и техническими науками и их специальными отраслями. В эту сферу включаются все новые и новые науки, такие, как бионика, квантовая электроника, кибернетика,биофизика.
Возникает и «обратная связь»: достижения криминалистики начинают использоваться другими науками — археологией, археографией, палеопатологи и др.

Основной вопрос этой главы состоит в рассмотрении места криминалистической науки в системе научного знания. В главе анализируется на основе имеющегося теоретического опыта развитие научных представлений о природе криминалистической науки с момента её становления до наших дней. Особое место отведено вопросу связи и соотношения криминалистического научного знания и естественно-технических наук, что в свою очередь позволяет с большей уверенностью определить место криминалистической науки.

2.Общий обзор химических методов, используемых в криминалистике

Если вспомнить положение с расследованием преступлений с конца ХIX в. до середины ХХ в. знаменитых детективов Ната Пинкертона, Патера Брауна, мисс Марпл, Эркюля Пуаро или русских сыщиков, то окажется, что в своих действиях они использовали в основном лишь исключительную наблюдательность, знания психологии и умение правильно сопоставлять факты.

А многочисленные знаменитые частные детективы американских писателей уже нашего времени? Они применяли силу, подкуп, розыгрыш, порой обращались к помощи судебно-медицинских экспертов. Таково положение в этой области, если верить популярным детективным романам.

Химическим методам в криминалистике посвящены справочники, монографии и учебники, региональные, национальные и международные конференции; ими занимаются многочисленные исследовательские лаборатории, их изучают в колледжах и университетах. Выпущены занимательные пособия для школьных учителей и учеников. Химические методы анализа в их игровом варианте используют в некоторых зарубежных школах для раскрытия модельных «преступлений». Например, с помощью бумажной хроматографии школьники-детективы с интересом анализируют, из чьей ручки чернилами или пастой написана «криминальная» записка.

Химические методы, используемые в криминальном аспекте подразделяются на:

- аналитические

- нейтронно-активационные

- хроматографические

Рассмотрим каждый из них более подробно.

2.1 Аналитический метод исследования

Количественный анализ растворов научились проводить, лишь в XVIII в.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. Вот, например, как была решена одна из таких задач.
         Речь пойдёт о методе определения содержания уксусной кислоты в её водном растворе – уксусной эссенции. При взаимодействии с карбонатом натрия уксусная кислота превращается в ацетат натрия и угольную кислоту, которая в свою очередь быстро разлагается на воду и диоксид углерода, бурно с шипением выделяющийся из раствора. После становится нейтральным. Если в такой раствор ещё добавить соды, то вспенивания уже не происходит и раствор становится щелочным (избыток соды). Происходящие реакции можно описать следующими химическими уравнениями:

Na2CO3 + 2CH3COOH  2NaCOOCH3+H2CO3

H2CO3        H2O+CO2   

Прежде всего отобрать пробу (определённый объём  продукта – уксуса с неизвестной концентрацией уксусной кислоты); пробу поместить в какую-то ёмкость. Затем взять точное количество (навеску) чистой соды и постепенно добавлять её в сосуд с уксусом до прекращения выделения пузырьков газа. Конечно, наиболее надёжные результаты можно получить, если нейтрализацию провести в присутствии соответствующего вещества, которое "подаёт" 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. Нанесём на лакмусовую бумажку маленькую каплю раствора. Если бумажка не станет ни красной, ни синей, а окрасится в какой-либо "промежуточный" цвет, реакция нейтрализации прошла до конца и из такого нейтрального раствора пузырьки газа при добавлении соды не выделяются. После этого остаётся только узнать количество неизрасходованной соды (от взятой вначале навески) и найти, сколько соды прореагировало с кислотой. Метод, когда реагент небольшими порциями добавляют к исследуемому веществу, получил название титрования.

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 г., английский химик Джеймс Марш предложил методику, позволяющую воочию "увидеть" яд. Он изобрёл прибор, который впоследствии получил название прибора Марша. В основе метода лежит реакция восстановления мышьяка до арсина AsH3, открытая Шелле. Марш обнаружил, что арсин при нагревании распадается на металлический мышьяк и водород. Как и Шелле, Марш вначале восстанавливал мышьяк цинком в сернокислом растворе.

2H2AsO4 + 9Zn + 9H2SO42H3As + 9ZnSO4 + 8H2O

Но образующийся газ он не выпускал в воздух – арсин проходил через стеклянную трубку, которая снизу обогревалась горелкой. На выходе стеклянной трубки он поместил фарфоровую пластинку, и мышьяк осаждался на её поверхности в виде блестящего металлического зеркала.

2AsH3 2As + 3H2

Эта методика позволяла обнаружить мышьяк при содержании порядка тысячной доли миллиграмма (микрограммовые количества).
Можно считать, что к концу XIX в. разработка классических методов анализа завершилась. Учёные уже располагали надёжными методиками качественного и количественного анализа практически для любого неорганического вещества. Но применение этих методов в криминалистической практике тормозилось, с одной стороны, тем, что для анализа требовались сравнительно большие количества (0,01-1 гр.) а с другой – необходимостью переводить эти вещества в раствор. Было необходимо научится анализировать предметы, взятые в качестве вещественных доказательств, не подвергая их разрушению.

При  компетентном  использовании этот метод можно смело рекомендовать для исследования важного и даже уникального следа. Аналитическое исследование призвано дать сведения о некоторых химических и физических свойствах исследуемых объектов, что в большинстве случаев неизбежно связано с их изменением и даже частичным разрушением. По этой причине основным правилом криминалистических исследований при использовании методов естественных наук следует признать обязательное предварительное проведение морфологического анализа и фиксацию исходного состояния исследуемых вещественных доказательств.

2.2 Нейтронно-активационный анализ

Для своего проведения, он требует довольно сложного оборудования, однако принцип его очень прост. Известно, что многие химические элементы в обычных условиях не являются радиоактивными, но после облучения становятся радиоактивными. Чаще всего для облучения используют нейтральные частицы- нейтроны атомного реактора либо радиоактивного источника. Ядра стабильного элемента, взаимодействуя с нейтронами, превращаются в ядра радиоактивного элемента и начинают испускать излучение с характерной энергией. Регистрируя это излучение, можно установить, какому радиоактивному элементу оно принадлежит.
Следовательно, радиоактивное излучение возникает при распаде атомных ядер. Для аналитических целей интерес представляет гамма-излучение, которое может сопровождаться β- излучением, электромагнитным по своей природе и имеющим аналогию с видимым светом, но отличающимся от него более высокой энергией. Распад ядер химических элементов подчиняется статистическим законам. Для каждого элемента характерным параметром является время, в течение которого число ядер в образце уменьшается на половину, за это время на 50% изменяется интенсивность излучения, этот период времени называется периодом полураспада; у одних элементов - несколько секунд, а у других - миллионы лет. При регистрации γ или β- излучения для определения периода полураспада надо построить зависимость регистрируемой радиоактивности образца от времени и по этим данным рассчитать требуемый параметр. В том случае, когда излучение данного образца обусловлено радиоактивным распадом одного элемента, получаются ясные и однозначные результаты. Предположим, однако, что мы имеем дело с образцом, в котором одновременно присутствуют два радиоактивных элемента, причём интенсивности излучения для каждого из них различны. Тогда источник сильного излучения создаст мощный фон регистрация изменения радиоактивности от слабого источника будет очень затруднена.Нелегко интерпретировать результаты измерения, если в одном образце одновременно находятся два источника, близкие по интенсивности излучения, так и по величине периода полураспада. Немало неудобств доставляет регистрация радиоактивности элементов с коротким (1-2 мин.) периодом полураспада, но если период полураспада очень велик и превышает несколько лет, то продолжительность этих экспериментов чрезвычайно возрастает. 60 лет назад подобные проблемы решать не удавалось, но в настоящее время эти эксперименты уже не вызывают особых затруднений благодаря тому, что на помощь исследователям пришли ЭВМ. Измерения гамма-излучения дают возможность не только определить период полураспада, но и получить важные сведения о составе исследуемого вещества. По энергии гамма-излучения можно достаточно ясно различить отдельные элементы.  Как мы теперь знаем, внедрение в криминалистику метода нейтронно-активационного анализа было значительно более стремительным, чем любого другого метода анализа.

2.3 Хроматографический метод исследования

Использование хроматографии (что в переводе с греческого означает «цветописьмо») в настоящее время не ограничивается разделением смесей красителей. В общем виде хроматографические способы разделения и очистки основываются на различной быстроте адсорбции и десорбции веществ на носителе,  или неподвижной фазе.

В результате сложных физических взаимодействий анализируемой смеси веществ с неподвижной и подвижной фазами происходит разделение компонентов этих веществ в направлении перемещения подвижной фазы. (См. прил.A).Результат разделения оценивается с помощью соответственно подобранных детекторов.

В судебной химии наибольшее распространение получили тонкослойная и газовая хроматография. Бумажная хроматография используется крайне редко вследствие недостаточной стойкости объектов исследования к агрессивным реактивам. В тонкослойной хроматографии в качестве детекторов для обнаружения разделённых соединений используется ультрафиолетовый свет и опрыскивание растворами реактивов, которые с различными классами веществ вступают в определённые цветные реакции.

В газовой хроматографии применяется неспецифический, но чувствительный ионизационный детектор, с помощью которого определяется степень ионизации продуктов горения подвижной фазы в постоянном водородно-кислородном пламени. Как видно из рисунка (см. прил. A), органическое вещество выдувается из разделительной колонки, попадает в пламя и сгорает в нём. При этом образуются электрически заряженные частицы, обуславливающие появление в ионизационном детекторе слабого тока, который регистрируется самописцем. Этот универсальный принцип применим ко всем окисляющимся соединениям.

В последнее время разработаны специфические селективные детекторы, улавливающие галогены, азот, фосфор и электроны. Они позволяют получить важную информацию о химическом составе сгоревших веществ. При анализе летучих органических соединений может применяться «анализ паров над жидкостью» (способ индикаторной трубки для определения концентрации алкоголя в крови). При этом анализируемая смесь в сосуде, герметически закупоренном пробкой из бутилрезины, помещается в нагретую баню. Под влиянием внешней температуры над ней образуются пары летучих веществ. С помощью полой иглы шприца при воспроизводимых условиях из зоны парообразования берут определённый объём и вводят его в газовый хроматограф. Качественный анализ хроматограммы позволяет идентифицировать вещество, находившееся во взятой пробе. Этот способ применяется на практике определения концентрации алкоголя в крови, но может быть использован и для анализа всех других летучих органических соединений, впитавшихся в материал изъятого следоносителя.

3.Химические реагенты и материалы оперативной криминалистической информации

Большое значение в раскрытии различных преступлений играет криминалистическая техника, к которой относятся специально созданные приспособления для решения криминалистических задач.

а)    устройства (аппараты, приборы, инструменты, приспособления);

б) материалы (реактивы, дактилоскопические порошки и пленки, маркировочные и упаковочные материалы, удостоверительные ленты и др.);

в)    химические вещества разного характера действия.

3.1 Химические вещества, используемые при травлении реквизитов документов

Процесс травления основан на способности красящего вещества материалов письма обесцвечивается под действием определённых химических реактивов. Травлению подвергаются реквизиты документов, выполненные чернилами на основе органических красителей. Реквизиты документов выполняют материалами письма, содержащие минимум краски и углерод в виде графита травлению не поддаются. Полного обесцвечивания большинства современных материалов письма без существенного изменения внешнего вида бумаги документа можно добиться лишь при использовании веществ, обладающих сильными окислительными свойствами. Органические кислоты пригодны для обесцвечивания красителей только некоторых видов чернил. Восстановители же обесцвечивают красители на короткий период, после чего штрихи приобретают свой первоначальный цвет. Минеральные кислоты и щелочи разрушают как красители, так и бумагу, но все же они нередко используются в качестве добавок к окислителям.

Марганцевокислый калий KMnO4 как окислитель сильнее действует в условиях кислой среды. Используют 0,1-8%-ные водные растворы, подкисленные сернои, соляной, уксусной кислотами. Бурые пятна двухвалентного марганца, образующиеся на бумаге при травлении, удаляют путем обработки их растворами гидроксиламина или гидросульфата натрия либо перекисью водорода. Марганцевокислый калий обесцвечивает красители всех чернил и цветной туши, а концентрированные растворы перманганата калия, подкисленные азотной кислотой, обесцвечивают и пасты для шариковых ручек.

Хлор и хлорная вода. Применение газообразного хлора для травления реквизитов документов редкий случай, обычно используется хлорная вода. При пропускании хлора в воду образуются две кислоты-соляная и хлорноватистая.