Методы анализа состава

Методы элементного анализа используются для установления элементного состава, т.е. качественного или количественного содержания определенных химических элемен­тов в данном веществе или материале. Круг их достаточно широк, однако наиболее распространенными в экспертной практи­ке являются следующие:

• Эмиссионный спектральный анализ, заключающийся в том, что с помощью источника ионизации вещество пробы пе­реводится в парообразное состояние и возбуждается спектр излучения этих паров. Проходя далее через вход­ную щель специального прибора — спектрографа, излуче­ние с помощью призмы или дифракционной решетки разлагается на отдельные спектральные линии, которые затем регистрируются на фотопластинке или с помощью детектора. Качественный эмиссионный спектральный ана­лиз основан на установлении наличия или отсутствия в полученном спектре аналитических линий искомых эле­ментов, количественный — на измерении интенсивностей спектральных линий, которые пропорциональны концен­трациям элементов в пробе. Используется для исследова­ния широкого круга вещественных доказательств — взрывчатых веществ, металлов и сплавов, нефтепродуктов и горюче-смазочных материалов, лаков и красок и др.

• Лазерный микроспектральный анализ основан на поглоще­нии сфокусированного лазерного излучения, благодаря вы­сокой интенсивности которого начинается испарение ве­щества мишени и образуется облако паров — факел, слу­жащий объектом исследования. За счет повышения темпе­ратуры и других процессов происходят возбуждение и ио­низация атомов факела с образованием плазмы, которая является источником анализируемого света. Фокусируя ла­зерное излучение, можно производить спектральный ана­лиз микроколичеств веществ, локализованных в малых объемах (до 10^-3 см³) и устанавливать качественный и ко­личественный элементный состав самых разнообразных объектов практически без их разрушения.

•Рентгеноспектральный анализ. Прохождение рентгеновского излучения через вещество сопровождается поглощением излучения, что приводит 'атомы вещества в возбужденное состояние. Возврат к исходному состоянию сопровождается излучением спектра характеристического рентгеновского излучения. По наличию спектральных линий различных элементов можно определить качественный, а по их интен­сивности — количественный элементный состав вещества. Это один из наиболее удобных методов элементного анализа вещественных доказательств, который на качественном и часто полуколичественном уровне является практически неразрушающим, только в редких случаях при исследовании ряда объектов, как правило, органической природы, могут произойти видоизменения отдельных свойства этих объек­тов. Используется для исследования широкого круга объек­тов: металлов и сплавов, частиц почвы, лакокрасочных по­крытий, материалов документов, следов выстрела и пр.

Под молекулярным составом объекта понимают качественное (количественное) содержание в нем простых и сложных химиче­ских веществ, для установления которого используются методы молекулярного анализа:

• Химико-аналитические методы, которые традиционно при­меняются в криминалистике уже десятки лет, например, капельный анализ, основанный на проведении таких хими­ческих реакций, существенной особенностью которых яв­ляется манипулирование с капельными количествами рас­творов анализируемого вещества и реагента. Используют для проведения, в основном, предварительных исследова­ний ядовитых, наркотических и сильдействующих взрывча­тых и др. веществ. Для осуществления этого метода созда­ны наборы для работы с определенными видами следов: «Капля», «Капилляр» и др.

• Микрокристаллоскопия, — метод качественного химиче­ского анализа, основанный на исследовании характерных кристаллических осадков, образующихся при воздействии соответствующих реактивов на исследуемый раствор. Ис­пользуется при исследовании следов травления в докумен­тах, фармацевтических препаратов, ядовитых и сильнодей­ствующих веществ и пр.

Однако основными методами исследо­вания молекулярного состава вещественных доказательств являются в настоящее время молекулярная спектроскопия и хроматография.

• Молекулярная спектроскопия (спектрофотометрия) — метод, позволяющий изучать качественный и количественный мо­лекулярный состав веществ, основанный на изучении спек­тров поглощения, испускания и отражения электромагнит­ных волн, а также спектров люминесценции в диапазоне длин волн от ультрафиолетового до инфракрасного излуче­ния, включает:

инфракрасную (ИК) спектроскопию — метод основан на поглощении молекулами вещества ИК излучения, что переводит их в возбужденное состояние, и регистрации спектров поглощения с помощью спектрофотометров. Используется для установления состава нефтепродук­тов, лакокрасочных покрытий (связующего), парфюмерно-косметических товаров и пр.;

спектроскопию в видимой и ультрафиолетовой областях спектра, которая основана на поглощении электромаг­нитного излучения соединениями, содержащими хро­мофорные (определяющими окраску вещества) и ауксо-хромные (не определяющими поглощения, но усили­вающими его интенсивность) группы. По спектрам по­глощения судят о качественном составе и структуре мо­лекул. Количественный анализ основан на переводе вещества, если оно бесцветно, в поглощающее световой поток окрашенное соединение с помощью определен­ных реактивов и измерении оптической плотности с помощью специального прибора — фотометра. Оптиче­ская плотность при одинаковой толщине слоя тем больше, чем выше концентрация вещества в растворе. По электронным спектрам устанавливают, например, состав примесей и изменения, происходящие в объекте под воздействием окружающей среды.

• Хроматография используется для анализа сложных смесей веществ, —метод, основанный на различном распределе­нии компонентов между двумя фазами — неподвижной и подвижной. В зависимости от агрегатного состояния под­вижной фазы различают газовую или жидкостную хрома-тографию.

В газовой хроматографии в качестве подвижной фазы ис­пользуется газ. Если неподвижной фазой является твердое тело (адсорбент), хроматография называется газо-адсорбционной, а ес­ли жидкость, нанесенная на неподвижный носитель, — газо­жидкостной.

В жидкостной хроматографии в качестве подвижной фазы используется жидкость. Аналогично газовой различают жидкостно-адсорбционную и жидкостно-жидкостную хроматографию.

Хроматографическое разделение проводят в трубках, заполненных сорбентом (колоночная хроматография), в капиллярах длиной в несколько десятков метров (капиллярная хроматография), на пластинах, покрытых слоем адсорбента (тонкослойная хроматография), на бумаге (бумажная хромато­графия). Методы хроматографии используют при исследовании, например, чернил и паст шариковых ручек, наркотических пре­паратов, пищевых продуктов и напитков, взрывчатых веществ, красителей, горюче-смазочных и многих других материалов.

Под фазовым составом понимают качественное или количе­ственное содержание определенных фаз в данном объекте. Фаза — это гомогенная часть гетерогенной системы, причем в данной химической системе фазы могут иметь одинаковый (α- железо и γ -железо в охотничьем ноже) и различный (оксиды меди на медном проводе) химический состав.

Фазовый состав всех объектов, имеющих кристаллическую структуру, устанавливается с помощью рентгенофазового анали­за, который успешно применяется в экспертной практике для неразрушающего исследования самого широкого круга объектов: металлов и сплавов, строительных, лакокрасочных материалов, фармацевтических препаратов, парфюмерно-косметических изделий, взрывчатых веществ и других. Метод основан на непо­вторимости расположения атомов и ионов в кристаллических структурах веществ, которые отражаются в соответствующих; рентгенометрических данных. Анализ этих данных и позволяет , устанавливать качественный и количественный фазовый состав.

Часто фазовый состав одновременно дает представление и о структуре объектов.