5.02 Hledání stop ninhydrinem (otisky prstů). Projekt Trojlístek

Transkript

1 5. Forenzní chemie (chemie v kriminalistice) 5.02 Hledání stop ninhydrinem (otisky prstů). Projekt úroveň 1 2 3

2 1. Předmět výuky Metodika je určena pro vzdělávací obsah vzdělávacího předmětu Chemie. Chemie 2. Cílová skupina Metodika je určena pro žáky 2. stupně ZŠ (8. a 9. třída) a nižší ročníky osmiletých gymnázií (tercie a kvarta). 2. stupeň ZŠ (8. a 9. třída) Osmiletá gymnázia (tercie a kvarta) 3. Abstrakt Otisky prstů jsou zviditelněny prostřednictvím detekčního činidla aminokyselin ninhydrinu. detekuje aminokyseliny. 4. Startovní znalosti žáků Předpokládáme znalosti načerpané v 1. a 2. stupni ZŠ v předmětech Prvouka, Vlastivěda, Přírodopis, Fyzika, Chemie a rovněž obecné znalosti jevů každodenního života z oblasti člověk a příroda (přírodní látky, bílkoviny, jejich výskyt, možnosti detekce). Co mají žáci znát: přírodní látky; bílkoviny. 5. Cílové znalosti žáků, nabyté vědomosti, přínos Experiment uvede žáky do problematiky přírodních látek a jejich výskytu. Jiný než přirozený výskyt přírodních látek může být využit ve formě biologických stop k dalšímu sledování nebo výzkumu, například v kriminalistice. Žáci se naučí poznávat některé přírodní látky a seznámí se s jedním z mnoha způsobů detekce aminokyselin, který je založen na chemické reakci s detekčním činidlem. Individuální provedení pokusu jednotlivými žáky přispěje k rozvinutí laboratorních dovedností a seznámí je s možným způsobem identifikace neznámé látky. Co se žáci dozví: Co jsou aminokyseliny. Co je detekční činidlo. Možnosti identifikací látek. 2

3 6. Chemikálie, pomůcky a vybavení 6.1 Použité chemikálie Ethanol CH 3 CH 2 OH Kyselina octová CH 3 COOH 6.2 Pomůcky a laboratorní vybavení Filtrační papír Laboratorní váhy Laboratorní špachtle Erlenmayerova baňka 250 ml Skleněná tyčinka Pinzeta Rozprašovač nebo fixírka Horkovzdušná pistole nebo fén DŮLEŽITÉ: Co budu potřebovat, co si mám nachystat, připravit, nakoupit! Na co nesmím zapomenout! 6.3 Přístrojové vybavení Provedení experimentu nevyžaduje použití laboratorních měřicích přístrojů. 7. Časový harmonogram 7.1 Příprava experimentu Do doby přípravy experimentu je nutno zahrnout shromáždění všech výše uvedených chemikálií, pomůcek a nádobí. Vhodné je rovněž připravit roztok detekčního činidla ninhydrinu. Časy: Shromáždění pomůcek, nádobí a chemikálií odhadujeme na maximálně 5 minut. Srovnatelně dlouhý (5 minut) čas věnujeme přípravě roztoku detekčního činidla. 7.2 Realizace experimentu Realizace pokusu probíhá ve velmi krátké době. Skvrny se ještě lépe zviditelní po určité době od ukončení pokusu. Časy: Realizaci experimentu odhadujeme na 5 až 10 minut. Vyhodnocení skrvn je vhodné provádět s delším časovým odstupem (zhruba 60 minut), neboť okamžitě po provedeném pokusu jsou skvrny viditelné pouze slabě. ČASY: 10 minut 5 10 minut (+ 60 minut) 3

4 8. Laboratorní postup Příprava roztoku detekčního činidla ninhydrinu Ve 100 ml ethanolu rozpustíme 0,2 g ninhydrinu a k roztoku přidáme asi 0,5 ml koncentrované kyseliny octové. Připravený roztok přelijeme do rozprašovače nebo fixírky. Detekce otisků Na list filtračního papíru (může být i kancelářský papír) otiskneme palec ruky, několik prstů, celou dlaň nebo i obě dlaně (může být také vzorek slin). Papír postříkáme roztokem ninhydrinu a poté zahřejeme na asi 60 C horkovzdušnou pistolí nebo fénem. Pozorujeme postupný vznik fialových skvrn, které se objeví během asi 2 až 3 minut. Jasného zviditelnění dosáhnou skvrny po asi 60 minutách. Hurá! Vidíme fialové otisky prstů! 9. Princip experimentu K detekci aminokyselin při provádění například papírové nebo tenkovrstvé chromatografie se úspěšně používá barevná reakce s ninhydrinem. Mechanismus reakce aminokyselin s ninhydrinem není zcela objasněn, výsledkem však je silné fialové zbarvení stopy aminokyseliny, které vzniká z činidla a uvolňujícího se amoniaku. Aminokyseliny jsou základními stavebními kameny bílkovin (proteinů). Primární struktura všech bílkovin v lidském těle je tvořena kombinací pouze dvaceti aminokyselin. Vzhledem k tomu, že značná část těl živých organismů je tvořena proteiny, jejich stopy (otisky) samozřejmě obsahují jistý podíl aminokyselin. Ty potom můžeme prokázat jejich zviditelněním prostřednictvím ninhydrinové reakce. Pro úplnost si ještě uveďme chemický vzorec ninhydrinu neboli 2,2-dihydroxyindan-1,3-dionu: Aminokyseliny Proteiny O O OH OH Účinkující chemické látky a sloučeniny: CH 3 CH 2 OH Ethanol CH 3 COOH Kyselina octová Aminokyseliny lidského těla 4

5 10. Bezpečnost práce Kromě dodržování zásad bezpečné práce a hygieny práce je nutné seznámit se s povahou použitých chemických látek, se způsoby jejich likvidace a také s nutnými úkony, které je třeba provést v případě poškození zdraví. Pracujeme v digestoři nebo v dobře větrané místnosti. je světle žlutá až béžová krystalická látka. Při styku roztoku ninhydrinu s očima nebo kůží postižené místo důkladně oplachujte vodou několik minut, kůži omývejte s použitím mýdla. R-věty a S-věty: R22 Zdraví škodlivý při požití. R36/37/38 Dráždí oči, dýchací orgány a kůži. S26 Při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc. H-věty a P-věty: H335 Může způsobit podráždění dýchacích cest. P261 Zamezte vdechování prachu/dýmu/plynu/mlhy/par/ aerosolů. P305 + P351 + P338 PŘI ZASAŽENÍ OČÍ: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. Zbytky roztoku ninhydrinu předejte k likvidaci. Ethanol Ethanol (líh) je všemi známá bezbarvá kapalina, její t.v. je 78 C. V chemické praxi se hojně používá jako rozpouštědlo, a to buď v roli reakčního prostředí při provádění chemických reakcí v laboratořích nebo průmyslu nebo jako rozpouštědlo pro různé separační techniky (chromatografie, krystalizace, extrakce aj.). Je volně k prodeji (Líh technický), obvykle jako 95% a denaturovaný. R-věty a S-věty: R11 Vysoce hořlavý. S7 Uchovávejte obal těsně uzavřený. S16 Uchovávejte mimo dosah zdrojů zapálení - Zákaz kouření. H-věty a P-věty: H225 Vysoce hořlavá kapalina a páry. P210 Chraňte před teplem/jiskrami/otevřeným plamenem/ /horkými povrchy. - Zákaz kouření. Zbytky ethanolu můžeme likvidovat v kanalizaci. 5

6 Kyselina octová Kyselina octová je bezbarvá kapalina charakteristického štiplavého zápachu s t.t. 16,5 C a t.v. 118 C. Je to středně silná organická kyselina. V přírodě se vyskytuje jako přirozený metabolit živých organismů, v kvasícím ovoci, ve formě solí acetátů (octanů) apod. Její vodný roztok o koncentraci zhruba 5 8 % se používá v potravinářství pod názvem ocet, je rozšířeným konzervantem s označením E260. Koncentrovanou kyselinu octovou (zhruba 99,5%) pojmenováváme ledová kyselina octová, protože při nižších teplotách tuhne na bezbarvou až bílou krystalickou látku připomínající led. R-věty a S-věty: R10 Hořlavý. R35 Způsobuje těžké poleptání. S23 Nevdechujte plyny/dýmy/páry/aerosoly. S26 Při zasažení očí okamžitě důkladně vypláchněte vodou a vyhledejte lékařskou pomoc. S45 V případě nehody, nebo necítíte-li se dobře, okamžitě vyhledejte lékařskou pomoc. H-věty a P-věty: H226 Hořlavá kapalina a páry. H314 Způsobuje těžké poleptání kůže a poškození očí. P280 Používejte ochranné rukavice/ochranný oděv/ochranné brýle/obličejový štít. P305 + P351 + P338 PŘI ZASAŽENÍ OČÍ: Několik minut opatrně vyplachujte vodou. P310 Okamžitě volejte TOXIKOLOGICKÉ INFORMAČNÍ STŘEDISKO nebo lékaře. Malá množství kyseliny octové můžeme po naředění (ev. následné neutralizaci) likvidovat v kanalizaci. Ocet Ledová kyselina octová 11. Poznámky ke strategii výuky Experiment je snadný a časově nenáročný. Vyznačuje se malou potřebou laboratorního nádobí a materiálu a velmi nízkou spotřebou chemikálií. Připravený roztok detekčního činidla aminokyselin, ninhydrinu, lze skladovat v uzavřené nádobě a používat po delší dobu. Nesbírejte otisky čerstvě umyté ruky. Postřik materiálu s otisky provádějte v digestoři nebo na dobře větraném místě. Doporučujeme postřik provádět na savé podložce (filtrační papír nebo noviny). Při čistém a precizním provedení lze získat zřetelný obraz papilárních linií bříšek prstů nebo dlaně. 6

7 12. Přínos Žáci si samostatně vyzkouší možnost hledání vlastních biologických stop prostřednictvím snadno provedené ninhydrinové reakce. Uvidí, že neviditelné stopy lze s použitím různých často velmi jednoduchých nástrojů, zde prostřednictvím chemické reakce, snadno a rychle zviditelnit. Mohou se tak na okamžik stát detektivy-kriminalisty a specialisty forenzní laboratoře. Poznají, že živé organismy zanechají svá rezidua, své stopy, doslova na každém kroku. 13. Fotografie Počáteční a finální stav, eventuálně i průběh experimentu, můžeme dokumentovat pořízením fotografií Obr. 1 Otisk dlaně autora. 7