Miesięczne archiwum: Marzec 2015

#23 Wykrywanie śladów krwi

Share

Jednym z najczęściej używanych odczynników do wykrywania śladów krwi jest roztwór luminolu.

Rys. 1. Wzór półstrukturalny luminolu (hydrazyd 3-aminoftalowy).

Luminol w środowisku zasadowym i obecności utleniacza oraz aktywatora wykazuje właściwości chemiluminescencjne, emituje światło o długości fali 441-452 nm (Manna & Montpetit, 2000) (barwa niebieska, niebiesko-zielona). Zjawisko to związane jest z utlenianiem luminolu.

W środowisku zasadowym luminol zostaje przekształcony w dianion zgodnie ze schematem (Panzarasa, 2014):

Rys. 2. Przekształcenie luminolu w dianion.

Następnie aktywator czyli np. jony Fe3+ zawarte w hemoglobinie, katalizują rozkład nadtlenku wodoru zgodnie z równaniem (Manna & Montpetit, 2000):

2H2O2 → 2H2O + O2

Powstały tlen utlenia luminol. Początkowo powstaje nadtlenek, a następnie odszczepione zostają atomy azotu. Końcowym produktem utlenienia jest anion dikarboksylowy (Schneider, 1970):

Rys. 3. Utlenianie luminolu.

Pękające wiązania powodują wzbudzenie elektronów w atomach tlenu. Powrót do stanu podstawowego przebiega z wydzieleniem energii w postaci światła.

Rys. 4. Chemiluminescencja

Przedstawiona metoda pozwala na wykrycie nawet starych, zatartych śladów krwi. Niestety roztwór ten nie może być długo przechowywany, a czas luminescencji jest dość krótki. Ponadto roztwór luminolu może wpływać destrukcyjnie na strukturę DNA badanego materiału.

UWAGA! Substancje niebezpieczne:

  • Luminol
  • Perhydrol
  • Wodorotlenek sodu

Literatura:

Manna, A. D. i Montpetit, S., 2000. A novel approach to obtaining reliable PCR results from luminol treated bloodstains. Journal of Forensic Sciences, Tom 45(4), pp. 886-90.

Panzarasa, G., 2014. Shining Light on Nanochemistry Using Silver Nanoparticle-Enhanced Luminol Chemiluminescence. Journal of Chemical Education, Tom 91 (5), pp. 696-700.

Schneider, H. W., 1970. A new, long-lasting luminol chemiluminescent cold light. Journal of Chemical Education, Tom 47(7), p. 519.

© 2015 – 2016, www.ChemVlog.pl.

Share

#22 Natychmiastowa krystalizacja

Share

Roztwory ciekłe można podzielić ze względu na ilość substancji rozpuszczonej na nienasycone, nasycone i przesycone. W przypadku roztworów przesyconych stężenie substancji rozpuszczonej jest większe niż rozpuszczalność substancji w danej temperaturze. Przykładem substancji, która krystalizuje z trudnością i tworzy roztwór przesycony jest octan sodu.

Octan sodu jest substancją dobrze rozpuszczalną w wodzie, a jego rozpuszczalność wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Zależność ta została przedstawiona na poniższym wykresie.

Wykres 1. Zależność rozpuszczalności bezwodnego octanu sodu od temperatury. (Poradnik fizykochemiczny, 1974)

Roztwór nasycony octanu sodu przygotowany w temperaturze około 60 oC i pozostawiony do powolnego ostygnięcia tworzy roztwór przesycony (Hiegel, 1980). Układ ten może być przechowywany przez dłuższy czas, jednak wprowadzenie zarodków krystalizacji, np. niewielkiej ilość stałego octanu sodu powoduje natychmiastową krystalizację (Atkins i Jones, 2004).. Krystalizację może również zapoczątkować zanieczyszczenie roztworu, kurz czy wprowadzenie bagietki. Co ciekawe stopień przesycenia jest tak duży, że cała zawartość naczynie przechodzi w ciało stałe tworząc hydrat octanu sodu CH3COONa ∙ 3H2O.

Proces krystalizacji jest egzotermiczny, dzięki czemu znalazł zastosowanie do produkcji kieszonkowych ogrzewaczy do rąk. Wykrystalizowany octan sodu ponownie ogrzany i ochłodzony można wykorzystać ponownie.

Literatura

Atkins, P. & Jones, L., 2004. Chemia ogólna. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.

Hiegel, G. A., 1980. Crystallization of Sodium Acetate. Journal of Chemical Education, Volume 57 (2), p. 152.

Poradnik fizykochemiczny, 1974. Wydanie drugie zmienione. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne.

© 2015, www.ChemVlog.pl.

Share

#21 Cyjanotypia – oldschoolowa technika fotograficzna

Share

Związek kompleksowy tris(szczawiano)żelazian(III) potasu absorbuje światło w zakresie widzialnym. W trakcie tego procesu elektrony w ligandzie ulegają wzbudzeniu i zachodzi proces ich przeniesienia z ligandu na atom centralny. W efekcie kation żelaza(III) ulega redukcji do żelaza(II), a ligandy zostają utlenione do dwutlenku węgla (Abrahamson, 2001):

2[Fe(C2O4)3]3- → 2Fe2+ + 5C2O42- + 2CO2

Proces ten zachodzi podczas naświetlania. Wywołanie obrazu wymaga zanurzenia bibuły w roztworze haksacyjanożelazianu(III) potasu. Po połączeniu ww. substancji tworzy się nierozpuszczalny błękit pruski: Fe4[Fe(CN)6]3 (Lawrence & Fishelson, 1999).

Efekt ten jest stosowany w technice fotograficznej nazywanej cyjanotypią, znanej już od lat 80. XIX wieku.

Przepis na wykonanie papieru światłoczułego i zdjęcia:

1. Rozpuścić 1g K3[Fe(C2O4)3] w 25 cm3 wody.

2. W roztworze zanurzyć bibułę.

3. Wysuszyć w suszarce w temperaturze 60oC.

5. Naświetlić (15 – 30 min.).

6. Po naświetleniu umieścić bibułę w naczyniu z 0,03 mol/dm3 roztworem K3[Fe(CN)6].

7. Bibułę przemyć wodą destylowaną i ponownie wysuszyć.

UWAGA! Substancje niebezpieczne:

K3[Fe(CN)6] jest związkiem nietoksycznym, lecz w kontakcie z mocnymi kwasami tworzy toksyczne, silnie trujące gazy.

Literatura

Abrahamson, H. B., 2001. The Photochemical Basis of Cyanotype Photography. Journal of Chemical Education, Tom 78 (3), p. 311.

Lawrence, G. D. i Fishelson, S., 1999. Blueprint Photography by the Cyanotype Process. Journal of Chemical Education, Tom 76 (9), p. 1216A.

© 2015, www.ChemVlog.pl.

Share

#20 Wytapianie mosiądzu w kuchence mikrofalowej

Share

Stopy to roztwory stałe, składające się z co najmniej dwóch składników, przy czym przynajmniej jeden z nich jest metalem. Poprzez stapianie można otrzymać nadzwyczaj różnorodne i wszechstronne tworzywa, których właściwości mogą być w pewnych granicach dostosowane do naszych potrzeb. W przypadku mosiądzu, czyli stopu miedzi i cynku, ilości cynku wpływa na barwę otrzymanego produktu. Rozróżnia się m.in.:

  • mosiądz czerwony – zawartość cynku 20%,
  • mosiądz żółty – zawartość cynku 40% – otrzymany na filmie,
  • mosiądz biały – zawartość cynku 80%.

Do mosiądzu można dodawać również inne metale. Mosiądz z dodatkiem cyny nazywany jest „złotem mannheimskim”, stosowanym do wyrobu sztucznej biżuterii. Mosiądz domieszkowany manganem jest używany do produkcji polskich monet o nominałach 1, 2 i 5 groszy.

W doświadczeniu wykorzystaliśmy zwykłą kuchenkę mikrofalową i technikę opisaną w doświadczeniu #15 Wytapianie szkła w kuchence mikrofalowej (Lühken, A. 2001; 2010). Przed ogrzewaniem mieszaninę metali przykryto warstwą węgla aktywnego, w celu ochrony miedzi i cynku przed utlenianiem. W analogiczny sposób można wytopić brąz, czyli stop miedzi i cyny.

Literatura:

Lühken, A.  (2001). Hochtemperaturchemie im Haushalts-Mikrowellenofen. CHEMKON, 8 (1), strony 7-14. doi:10.1002/ckon.20010080103

Lühken, A. (2010). Eksperymenty szkolne w domowej kuchence mikrofalowej. Niedziałki, 79(2), strony 29-38.

© 2015, www.ChemVlog.pl.

Share