- Lexikon
- Chemie Abitur
- 11 Analyseverfahren
- 11.2 Instrumentelle Analyseverfahren
- 11.2.3 Spektroskopische Analysemethoden
- Kriminalistische Spurensuche mit chemischen Methoden
Kriminalistische Spurensuche mit chemischen Methoden
Fast täglich wird man durch die Medien mit neuen Möglichkeiten der Spurensuche oder Identifikation konfrontiert. Den Chemikern im Dienst der Kriminalistik stehen heute viele leistungsfähige Methoden zur Verfügung, um kleinste Stoffpartikel zu analysieren und den Nachweis über den Tathergang zu führen. Nicht nur Gipsabdrücke, Lippenstiftspuren, Projektiluntersuchungen, mikroskopische Faseruntersuchungen oder Fingerabdrücke sind wichtige Fahndungsspuren. Der moderne Kriminaltechniker untersucht auch Speichel, Sperma, Blut oder Hautzellen mit chemischen oder physikalischen Analysemethoden. Die forensische Chemie hilft heute zunehmend, Verbrechen aufzuklären.
Fingerabdrücke werden sichtbar
Bei einem Verbrechen geht es natürlich zuallererst darum nachzuweisen, dass ein Täter sich am Tatort befand. Dazu gibt es verschiedene Methoden. Eine wesentliche ist die Auswertung „normaler“ Fingerabdrücke.
Natürlich beruht die Identifikation einer Person auf dem Vergleich von Fingerabdrücken. Das geht scheinbar ohne Chemie, wurde früher durch Personen erledigt und geht heute mithilfe von Computern relativ schnell.
Damit man die Abdrücke vergleichen kann, müssen sie aber erst einmal sichtbar sein. Nur in den wenigsten Fällen hat der Täter einen einzelnen, gut erkennbaren Abdruck auf einem Glas hinterlassen. Auf Leder, Holz oder anderen Materialien kann man auch mit der besten Lupe nichts erkennen. Hier hilft die Chemie. Ein Fingerabdruck besteht aus bestimmten Naturstoffen, u. a. Aminosäuren (Eiweißbestandteile) und Fetten. Die Aminosäuren bilden beispielsweise mit Ninhydrin eine blaue Verbindung. Sprüht man dieses Nachweismittel auf die zu untersuchende Fläche auf, werden die Konturen des Fingerabdrucks sichtbar und können mit anderen verglichen werden.
Die Wahrscheinlichkeit, dass normale Fingerabdrücke zweier Menschen übereinstimmen ist zwar sehr gering, hängt jedoch maßgeblich von der „Qualität“ der Abdrücke ab. Trotzdem ist die Bezeichnung „Fingerabdruck“ zum geflügelten Wort für andere charakteristische Spuren geworden, die nicht durch die Berührung mit den Fingern verursacht werden müssen.
Der genetische Fingerabdruck
Ein Beispiel dafür ist der „ genetische Fingerabdruck “, dessen Bestimmung erst seit wenigen Jahren möglich ist. Der Begriff wird oft im Zusammenhang mit schweren Straftaten genannt, doch die Methode dient der allgemeinen Identifizierung von Menschen anhand biologischen Materials. Aufgrund der biochemischen Analyse können die Wissenschaftler eine Zuordnung zu einer bestimmten Person vornehmen. Die Wahrscheinlichkeit das zwei genetische Fingerabdrücke übereinstimmen ist kleiner als 1 : 1 000 000. Für die Analyse sind u. a. kleinste Mengen Blut, Hautzellen, Speichel, Haare oder Sperma geeignet.
Gefahndet wird nach dem Erbgut des Menschen, welches unverwechselbar in chemischen Substanzen, den Nucleinsäuren - gespeichert ist. Die kompliziert gebaute DNA (die Desoxyribonucleinsäure) enthält den „Bauplan“ für den Organismus (Animation). Die Information ist auf einem doppelt gewundenen Strang (der Doppelhelix) durch die Reihenfolge der vier organischen Basen Adenin (A), Guanin (G), Thymin (T) und Cytosin (C) verschlüsselt. Es gibt Abschnitte auf der DNA, die sich individuell unterscheiden. Sie sind charakteristisch und dienen, genau wie der individuelle Fingerabdruck, der eindeutigen Identifikation. Nur eineiige Zwillinge habe hohe Übereinstimmungen.
Im Labor reichen winzige Mengen Erbmaterial aus, um daraus DNA zu isolieren. Das vorhandene Material wird durch spezielle Enzyme in hunderte kleinere Abschnitte zerlegt.
Die erhaltenen Segmente werden auf ein Gel aufgetragen, welches wie ein Molekularsieb funktioniert. In einem elektrischen Feld wandern die Moleküle aufgrund ihrer partiellen Ladungen, in Abhängigkeit von ihrer Molekülmasse, Molekülgröße und natürlich Ladungsanzahl unterschiedlich schnell zu den entgegengesetzten Polen. Besonders Nucleinsäuren und Proteine lassen sich auf diese Weise gut aus einem Stoffgemisch isolieren (Bild 2). Dieses Verfahren nennt man Gelelektrophorese. Nach einigen Stunden sind so alle Segmente entsprechend ihrer Länge geordnet. Nach der erfolgten Trennung der DNA-Segmente werden diese durch besondere Färbetechniken im Gel sichtbar gemacht. So entstehen dann die typischen Bandenmuster, die sich individuell unterscheiden. Sie sind nicht nur zur Identifikation von Personen, sondern auch für Vaterschaftstest aussagekräftig.
Giftstoffen auf der Spur
Es geht in der Forensik nicht nur darum, den Täter aufzuspüren, oftmals müssen auch bestimmte Stoffe gefunden, nachgewiesen und ihre Menge bestimmt werden, beispielsweise wenn Gifte im Spiel sind. Bis zum 19. Jahrhundert war es schwierig, Gifte nachzuweisen, sodass Giftmorde oft die Methode der Wahl war, um sich unliebsame Konkurrenten vom Hals zu schaffen. Besonders das Arsenoxid As2O3 (Arsenik genannt) war ein recht bekanntes Gift, das noch 1840 bei ca. 90 % aller Giftmorde zum Einsatz kam. Erst die Entdeckung spezifischer chemischer Reaktionen, mit denen man dieses und ähnliche Gifte nachweisen kann, führten dazu, dass sie aus der Mode kamen. Die heutigen spektroskopischen und chromatografischen Methoden der instrumentellen Analytik sind hinreichend empfindlich und genau, um Schwermetalle und organische Gifte auch in sehr geringer Konzentration zuverlässig bestimmen zu können.
Besondere Bedeutung haben chromatografische Verfahren beim Nachweis von Dopingmitteln wie dem berüchtigten EPO beispielsweise im Bereich des Sports. Dazu wird der Urin der Sportler untersucht. Die Urinprobe der Sportler wird dazu in ein A-Probe und eine B-Probe unterteilt. Dann wir die A-Probe auf die unterschiedlichen Substanzen mittels verschiedener chromatografischer Methoden - hauptsächlich gaschromatografisch - analysiert. Ist der Test positiv, wird von einem zweiten Labor auch die B-Probe untersucht. Erst wenn beide Proben positiv gestestet wurden, gilt der Sportler als überführt.
Haaranalyse zum Nachweis von Drogenkonsum
Eingenommene Drogen wie Cannabis, Kokain oder Ecstasy werden durch den Blutkreislauf im Körper verteilt, gelangen somit auch in die Haarwurzel und werden dann in geringsten Spuren im wachsenden Haar gespeichert. Bei einer Wachstumsgeschwindigkeit der Kopfhaare vom etwa 1 cm/Monat kann so aus einem 10 cm langen Haar der Drogenkonsum sogar noch nach etwa einem Jahr nachgewiesen werden. Eine Strähne von Bleistiftstärke reicht aus, die zudem für die Analyse noch in etwa 1 cm lange Abschnitte unterteilt wird, um den Drogenkonsum zeitlich einzugrenzen.
Die Drogenspuren werden aus den Haarabschnitten extrahiert, mittels Gaschromatografie getrennt und dann durch hochempfindliche Massenspektrometrie nachgewiesen.
Grundprinzip der Trennung von Aminosäuren mittels Elektrophorese
Auch Urkundenfälschungen lassen sich mittels Chromatografie nachweisen. Tinten sind in der Regel Gemische verschiedener Farbstoffe in einem organischen Lösungsmittel. Diese Farbstoffe lassen sich meist leicht mittels Dünnschichtchromatografie trennen. Bei unteschiedlichen Tinten (beispielsweise aus der Schreibmine von Kugelschreibern) ergeben sich unterschiedliche Chromatogramme. So wird nachweisbar, ob beispielsweise eine strittige Unterschrift echt ist (dann müssten die Chromatogramme von unterschiedlichen Stellen des Dokuments identisch sein) oder doch eine Fälschung vorliegt.
Weitere Anwendungsgebiete der Chromatografie sind der Nachweis von Umweltgiften, die Lebensmittelanalytik und die genaue Bestimmung des Blutalkoholgehaltes. Letztere spielt bei Verkehrsdelikten eine wichtige Rolle und erfolgt ebenfalls gaschromatografisch.
Fälschungen von Gemälden
Bei der Aufdeckung von Gemäldefälschungen leisten die spektroskopischen Methoden sehr gute Dienste. Die Malfarben bestehen meist aus einem anorganischen Pigment, das in einem Bindemittel (organisches Polymer) eingebettet ist. Dabei ist es möglich, bestimmte Farben, z. B. Blau-Töne, mit sehr verschiedenen Pigmenten zu realisieren.
Die Zusammensetzung der Pigmente kann man aus winzigsten Farbpartikel mithilfe der Atom-Emissionsspektralanalyse ermitteln. Die Art des Bindemittels lässt sich sogar zerstörungsfrei unter anderem mithilfe der IR-Spektroskopie analysieren.
Da die Maler sich teilweise die Farben unter Verwendung heute nicht mehr gebräuchlicher Substanzen selbst herstellten, ist es leicht möglich, Nachahmungen oder heutzutage gemachte Kopien von Originalen zu unterscheiden.
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