Química Forense
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Química Forense
UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO-OESTE - UNICENTRO OFICINA FÍSICA E QUÍMICA FORENSE DESVENDE ESSAS MATÉRIAS! UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE 1. O QUE SIGNIFICA FORENSE: O termo forense refere-se funções de foro jurídico, de investigação. Está dividida em diversas áreas que atuam de forma conjunta através de análises, investigações e outras atuações dos peritos forenses. Dentre as áreas da forense encontram-se a psicologia forense, informática forense, ciência forense, dentre outras inúmeras áreas. (dicionario aurélio) A ciência forense é uma área interdisciplinar que envolve física, biologia, química, matemática e várias outras ciências de fronteira, com o objetivo de dar suporte às investigações relativas à justiça civil e criminal. Recentemente o público começou a se dar conta da importância da ciência em desvendar crimes, talvez pelo fato da grande proliferação de programas de televisão, documentários e ficção científica. A série americana CSI (sigla referente à Crime Scene Investigation), foi considerada uma das motivadoras do denominado ‘efeito CSI’ – uma espécie de influência que alguns estudiosos atribuem a determinadas decisões dos jurados perante a insuficiência de provas científicas, algo que, na ficção, não acontece. (www.colegioatlantico.com.br/arquivos/Ciência%20Forense.ppt) 2. HISTÓRICO FORENSE O estudo da ciência forense teve início quando o Professor Henry Holmes Croft testemunhou um homicídio cometido pelo Dr. William Henry King. O Professor Croft testemunhou que tinha encontrado onze grãos de arsênico no estômago da Sra. Sarah King. Como conseqüência, o Dr. King foi condenado pelo assassinato de sua esposa. A meta principal da ciência forense é prover apoio científico para as investigações de danos, mortes e crimes inexplicados. Um princípio básico da ciência forense é o fato irrefutável de que todo e qualquer tipo de contato deixa um rastro. Se uma colisão seguida de fuga ocorresse, haveria transferência de pintura; se um assaltante quebrasse uma janela de vidro, seriam achados pedaços do vidro em suas roupas; o disparo de uma arma deixaria resíduos de pólvora nas mãos do usuário. Os peritos forenses primeiramente encontram as pistas. Essas pistas são então analisadas e seu significado é determinado. Em um caso de um acidente envolvendo atropelamento e fuga, traços de pintura automobilística nas calças da vítima podem ser detectados como sendo de uma pintura metálica prateada. Dos pedaços de vidro encontrados na vítima é determinado que a janela traseira do carro tinha sido estilhaçada no impacto. Também se pode observar uma impressão parcial de um logotipo nas calças da vítima. Com estas evidências, por exemplo, o veículo foi localizado rapidamente. (http://alkimia.tripod.com/curiosidades/forense.htm) Uma única investigação em um laboratório forense pode envolver muitos tipos de cientistas. Há químicos, físicos, toxicólogos, biólogos, biólogos moleculares, botânicos e geólogos, só para mencionar alguns. Estes detetives "cientistas" montam um quebra-cabeça muito difícil para formar um quadro do crime. A ciência forense no mundo continua crescendo e se expandindo. Hoje há nove ciências forenses principais. Assim, quando você ler uma manchete onde um grande caso foi resolvido e foram achadas muitas respostas, tente pensar em toda a ciência e cientistas, inclusive químicos que ajudaram a resolver o caso. Em 1960, a hipótese de que Napoleão teria morrido envenenado ganhou força devido a uma análise química. Havia uma quantidade anormal de arsênio em um fio de cabelo, o único vestígio passível de investigação que restara. O arsênio não é tóxico na sua forma elementar, entretanto, o óxido de arsênio (As 2O3) sim. É UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE um composto sólido, branco e solúvel em água. Ele produz soluções incolores, é insípido e difícil de ser encontrado por análises químicas simples (vantagens para o assassinato perfeito). Nos anos 90, surgiu outra teoria: o envenenamento por arsênio teria sido acidental. Um simples papel de parede da cor verde. O adereço de um dos aposentos era dessa cor graças ao uso de um composto de arsênio – o arsenato de cobre (CuHAsO4). O clima úmido teria propiciado a formação de mofo no papel de parede e os microorganismos converteram a substância em trimetil arsênio As(CH3)3, altamente volátil. Dessa maneira a substância teria sido facilmente inalada por Napoleão em grande quantidade. Sobre o seqüestro de uma criança Em 1993, nos EUA, uma criança foi seqüestrada e, de forma bastante feliz, posteriormente acabou escapando dos raptores. Dias depois, a criança foi capaz de identificar o carro no qual tinha sido transportada. Quando os policiais recuperaram o carro, no entanto, os peritos foram incapazes de encontrar qualquer vestígio das impressões digitais da criança. Era como se criança estivesse inventado tudo aquilo e nunca estivesse outrora dentro do automóvel. Este fato fez com que os peritos testassem a revelação de digitais de uma criança em comparação às de um adulto. Conseguiram concluir, por exemplo, que as digitais produzidas pelo contato dos dedos de uma criança em um copo plástico desapareciam mais rapidamente do que o mesmo contato feito por um adulto, nas mesmas condições de temperatura. Embora o criminoso estivesse praticamente condenado, uma explicação mais científica para este fenômeno estava por vir. Foi quando os peritos resolveram utilizar técnicas analíticas como a cromatografia gasosa e espectrometria de massa (CG-MS), as quais revelaram resultados surpreendentes. Os compostos identificados em impressões de adultos possuíam, em média, cerca de 32 átomos de carbono (Ex: C 15H31CO2C16H33), ao passo que os extraídos de crianças possuíam uma massa molecular menor, com cerca da metade de carbonos (Ex: C12H25CO2H). As interações intermoleculares que explicam a volatilidade destas substâncias são as conhecidas dispersões de London. Como estas forças intensificam-se com o aumento da massa molar e da superfície molecular, as impressões digitais de crianças tendem a ser mais voláteis e podem desaparecer em questões de horas em um ambiente quente. Por este motivo, concluiu-se que as impressões digitais da criança simplesmente desapareceram do carro. Outro aspecto importante é o fato de que os óleos presentes nas impressões digitais não são provenientes do dedo, mas da oleosidade segregada por glândulas da face. Esta oleosidade então se deposita na superfície do dedo toda vez que a pessoa toca a face com as mãos. Como a oleosidade muda conforme a fase da vida da pessoa, isto também ajudou a esclarecer o caso. QUÍMICA FORENSE 3. UM POUCO DO TRABALHO DO PERÍTO QUÍMICO FORENSE Os 12 químicos forenses que trabalham no Laboratório do Instituto Geral de Perícias do Rio Grande do Sul (IGP-RS) lidam com amostras de material bruto (drogas) e biológico (vísceras, sangue, urina) de todo o Estado, incluindo casos sob responsabilidade da Brigada Militar e Ministério Público. São cerca de três mil UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE ocorrências analisadas a cada mês. Viviane Fassina, doutora em Química e chefe do setor de Toxicologia Forense, explica que o trabalho está baseado nas questões que devem ser respondidas. “Por exemplo, o delegado questiona alguns itens. É feita a perícia e são respondidas as perguntas. A perícia é organizada em função disso. As vezes não há como responder por ser uma questão estapafúrdia, ou no momento não haver condições técnicas”. 4. QUÍMICA FORENSE A Química Forense pode ser definida como a parte da ciência que aplica os conhecimentos da química e áreas afins aos problemas de natureza forense utilizando-se em geral de métodos analíticos. O material biológico coletado pelo médico legista, as drogas apreendidas pela polícia, os resíduos extraídos da “cena do crime” e até a extração de DNA são elementos que compõem o trabalho do perito. As principais áreas da química envolvidas nas análises são a química analítica e a química orgânica, onde a química analítica desenvolve análises para identificação da presença ou ausência de compostos químico na cena do crime, enquanto a área da química orgânica refere-se a análises como identificação de compostos biológicos, como por exemplo testes de quimiluminescência orgânica. A cromatografia é o método analítico mais utilizado pelos químicos forenses. Cromatografia gasosa, com detecção de ionização de chama e o amostrador rarefeito (usado para material biológico), cromatografia líquida (usada na identificação de anfetamina, efedrina e epinefrina), cromatografia em camada delgada; todas com os mais variados usos. Além disso, a espectrometria, a microscopia, a calorimetria e outros métodos também são utilizados. O uso depende do método adequado ao problema em questão e dos recursos de cada laboratório. A mais recente contribuição da química para o trabalho forense veio com as técnicas de perfilamento de DNA. Este método tem a capacidade de identificar uma pessoa através do código genético com qualquer pedaço de tecido, com certeza virtual. 5. PRINCIPAIS TIPOS DE TESTES REALIZADOS NA PERÍCIA FORENSE Os testes realizados pelos químicos forenses são inúmeros e variam de acordo com a necessidade da análise, utilizando desde substâncias e vidrarias simples até a utilização de máquinas e equipamentos sofisticados. Dentre as análises realizadas na área de química forense, serão citadas as principais práticas: Impressões digitais Se olhar bem para um dos seus dedos vai poder observar um conjunto de “altos”, designados de nervuras ou linhas, que desenham arcos, redemoinhos ou outras figuras abstratas. Estas nervuras funcionam como antiderrapante, se as nossas mãos (e também os pés) fossem lisos os objetos escorregavam com muito maior facilidade. Os testes realizados pelos químicos forenses são inúmeros e variam de acordo com a necessidade da análise, utilizando desde substâncias e vidrarias simples até a utilização de máquinas e equipamentos sofisticados. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE Dentre as análises realizadas na área de química forense, serão citadas as principais práticas: Impressões Quando tocamos em alguma superfície deixamos resíduos de gordura, suor, aminoácidos e proteínas. São esses resíduos que permitem obter as impressões digitais. Além disso, também são obtidas impressões digitais se deixarmos a nossa marca num material moldável ou tivermos os dedos sujos de tinta ou sangue. Na análise das impressões digitais a comparação é efetuada a partir de 6-7 pontoschave escolhidos de entre os traços mais característicos, mostrados na figura seguinte. Se todos coincidirem temos a chamada: “Correspondência Positiva”. Você pode também tentar descobrir qual é o seu tipo de impressão digital. Os métodos de identificação humana foram evoluindo ao longo do tempo. Os babilônicos, por exemplo, já em 2000 a.C, usavam os padrões de impressões digitais em barro para acompanhar documentos, a fim de prevenir falsificações. Os métodos de identificação evoluíram em todos os sentidos, visto que, em outras épocas, práticas como a marcação com ferro em brasa e mutilações, só para citar algumas, eram utilizadas para identificação de indivíduos que praticassem crimes ou escravos que haviam fugido. Datiloscopia se refere às digitais presentes na ponta dos dedos, mais especificamente sobre datiloscopia criminal, a qual é usada para a identificação de pessoas indicadas em inquéritos ou acusadas em processos. Vale lembrar que UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE existe a datiloscopia civil, que tem por objetivo a identificação de pessoas, como nas cédulas de identidade. A datiloscopia se baseia em alguns princípios fundamentais, os quais estão relacionados com a identificação humana. O princípio da perenidade, descoberto em 1883 pelo anatomista holandês Arthur Kollman, diz que os desenhos datiloscópicos em cada ser humano já estão definitivamente formados ainda dentro da barriga da mãe, a partir do sexto mês de gestação. O princípio da imutabilidade, por sua vez, diz que este desenho formado não se altera ao longo dos anos, salvo algumas alterações que podem ocorrer devido a agentes externos, como queimaduras, cortes ou doenças de pele. Já o princípio da variabilidade garante que os desenhos das digitais são diferentes, tanto entre pessoas como entre os dedos do mesmo indivíduo, sendo que jamais serão encontrados dois dedos com desenhos idênticos. Os profissionais em datiloscopia são chamados de papiloscopistas, os quais têm a responsabilidade de realizar os trabalhos de pesquisa nos arquivos datiloscópicos e comparar com as impressões digitais em questão. É uma tarefa que exige muita calma e paciência, experiência e, sobre tudo, que o desenho da impressão digital seja o melhor possível. Existem diversas técnicas para coleta de fragmentos papilares no local do crime. É ai que aparece um pouco mais de química no processo. A perícia, quando entra na cena de um crime, observa vários aspectos. No que diz respeito ao assunto do artigo, a observação de objetos deslocados da sua posição original pode revelar vestígios papilares nos objetos que apresentam superfície lisa ou polida. A estes vestígios se dá o nome de Impressões Papilares Latentes, doravante IPL, que podem confirmar ou descartar a dúvida de quem estava na cena do crime. Os principais métodos para identificação de impressões digitais são: Método do Pó: Sendo a mais utilizada entre os peritos, a técnica do pó nasceu juntamente com a observação das impressões e sua utilização remota ao século dezenove e continua até hoje. É usada quando as IPL localizam-se em superfícies que possibilitam o decalque da impressão, ou seja, superfícies lisas, não rugosas e não adsorventes. A técnica do pó está baseada nas características físicas e químicas do pó, do tipo de instrumento aplicador e, principalmente, no cuidado e habilidade de quem executa a atividade – vale lembrar que as cerdas do pincel podem danificar a IPL. Além dos pincéis, a técnica também pode ser realizada com spray de aerossol ou através de um aparato eletrostático. Vapor de Iodo: O iodo tem como característica a sublimação, ou seja, passagem do estado sólido diretamente para o estado vapor. Para esta mudança de estado, o iodo precisa absorver calor. Este calor pode ser, por exemplo, o do ar que expiramos ou UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE até mesmo o calor de nossas mãos direcionado sobre os cristais. Seu vapor tem coloração acastanhada e, quando em contato com a IPL, forma um produto de coloração marrom amarelada. O vapor interage com a IPL através de uma absorção física, não havendo reação química. Esta técnica é utilizada geralmente quando a IPL encontra-se em objetos pequenos. Colocando-se o material a ser examinado junto com os cristais em um saco plástico selado, após agitação é gerado calor suficiente para a sublimação dos cristais. Uma vantagem que esta técnica tem em relação às demais, como a do pó, é que ela pode ser utilizada antes de outras sem danificar a IPL. A destruição da IPL pode ocorrer após o uso de um produto fixador que evita os cristais de iodo sublimarem novamente da impressão digital. Nitrato de Prata: Implica a reação entre o sal do suor e um reagente químico, o nitrato de prata, com a formação de um composto colorido que vai ter precisamente a forma das impressões digitais. Suor (NaCl)+Nitrato de prata (AgNO3)↔Composto colorido (precipitado de AgCl) Balística Na utilização de armas de fogo em episódios de crime, são produzidos vestígios de disparo, os quais são expelidos pela expansão gasosa oriunda da combustão da carga explosiva presente nos cartuchos que compõem a munição dessas armas. Tal expansão gasosa dá-se preferencialmente através da região anterior do cano da arma, orientada para a frente; porém, uma parcela desse fluxo de massa gasosa é também expelida pela região posterior da arma, em decorrência da presença de orifícios da culatra (para revólveres) ou do extrator (no caso de pistolas), conforme visualizado na Figura 1. Tal fluxo gasoso carrega em sua composição os gases oriundos da combustão (CO2 e SO2), bem como uma ampla gama de compostos inorgânicos, tais como nitrito, nitrato,cátions de metais como chumbo e antimônio e particulados metálicos oriundos do atrito e da subseqüente fragmentação dos projéteis metálicos disparados. Quando o fluxo gasoso emitido pela região traseira da arma atinge a superfície da mão do atirador, tais partículas sólidas aderem à superfície da pele. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE Um teste comumente utilizado para a detecção de vestígios de disparo de arma de fogo nas mãos de um possível suspeito consiste na pesquisa de íons ou fragmentos metálicos de chumbo, em decorrência da maior quantidade desta espécie metálica em relação a outras. O chumbo presente nos vestígios de disparo pode ser proveniente do agente detonador da espoleta, na qual se encontra presente na forma de trinitroresorcinato de chumbo; da carga de espoleteamento, na forma de estifinato de chumbo; bem como pode ser gerado pelo atritamento do corpo dos projéteis de chumbo com as paredes internas do cano da arma. A análise química de chumbo consiste na coleta prévia de amostra das mãos do suspeito, mediante aplicação de tiras de fita adesiva do tipo esparadrapo nas mesmas e subseqüente imobilização dessas tiras em superfície de papel de filtro. As referidas tiras, ao serem borrifadas com solução acidificada de rodizonato de sódio, se apresentarem um espalhamento de pontos de coloração avermelhada, indicam resultado positivo para o disparo. Tal exame é conhecido como residuográfico, conforme figura a seguir: UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE A reação química envolvida no processo consiste na complexação de íons chumbo pelos íons rodizonato: O complexo resultante apresenta coloração avermelhada intensa, diferentemente da solução inicial de rodizonato de sódio, a qual apresenta-se amarelada, nas concentrações utilizadas pelos laboratórios de Química Forense. O complexo resultante apresenta coloração avermelhada intensa, diferentemente da solução inicial de rodizonato de sódio, a qual apresenta-se amarelada, nas concentrações utilizadas pelos laboratórios de Química Forense. Dependendo do tipo de resíduo, a constatação pode ser física, com o auxílio de uma lupa. Se não for possível realizá-la, pode-se usar o exame químico. Os nitritos, que também são produzidos em disparos, podem ser detectados com o reativo de Griess (ácido parasulfanílico). O complexo resultante apresenta coloração avermelhada intensa, diferentemente da solução inicial de rodizonato de sódio, a qual apresenta-se amarelada, nas concentrações utilizadas pelos laboratórios de Química Forense. A ciência progride no afã de promover respostas mais confiáveis. Neste sentido, técnicas como a Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada a Espectroscopia por Dispersão de Energia vêem sendo utilizadas em todos os grandes laboratórios forenses do mundo na identificação de partículas oriundas de resíduos de tiro. O complexo resultante apresenta coloração avermelhada intensa, diferentemente da solução inicial de rodizonato de sódio, a qual apresenta-se amarelada, nas concentrações utilizadas pelos laboratórios de Química Forense. A ciência progride no afã de promover respostas mais confiáveis. Neste sentido, técnicas como a Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada a Espectroscopia por Dispersão de Energia vêem sendo utilizadas em todos os grandes laboratórios forenses do mundo na identificação de partículas oriundas de resíduos de tiro. Amostras de sangue Existem situações em que a mancha de sangue é evidente. Localiza-se, por exemplo, próximo ao corpo alvejado por um disparo de arma de fogo. Contudo, há casos em que a mancha não é explicita. Existe a possibilidade, também, de que o criminoso limpe a cena do crime. Como detectar rastros de sangue, se estes não são visíveis a olho nu? UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE O sangue é responsável por cerca de 8% em média da massa corporal humana, o sangue pode ser descrito como uma mistura de vários componentes, dentre eles destacam-se as células, proteínas, substâncias inorgânicas (sais) e água. Cerca de 55% (em volume) do sangue é o que denominamos de plasma, constituído principalmente por água e sais dissolvidos. A maioria do material sólido são células, como os glóbulos vermelhos e brancos com funções específicas em nosso organismo. O sangue tem inúmeras funções. Dentre tantas, podemos destacar o transporte dos gases oxigênio e dióxido de carbono pelo nosso corpo. Ele media a troca de substâncias entre órgãos e transporta os produtos metabólicos. O sangue também distribui hormônios ao longo do organismo. A homeóstase também é função do sangue. A manutenção da temperatura corporal é realizada com sua ajuda, pois o calor é ‘transportado’ pelo sangue. Além disto, o balanço ácido-base é regulado por ele em combinação com os pulmões, fígado e rins. Há também a defesa contra agentes patogênicos e autoproteção, fenômeno conhecido como coagulação e que evita a perda excessiva do fluído vital. Como o sangue permeia todo nosso corpo, quando ocorrem avarias, por menor que sejam, ele tende a sair. A forma como este sai depende de como a lesão foi produzida. Na figura a seguir temos alguns exemplos de tipos de manchas de sangue. Cada uma está associada, a priori, com um tipo de ferimento. Há também casos em que o sangue não é visível, seja pelas condições do ambiente ou pela tentativa de encobrir as evidências. Gotejada Transferida Projetada O estudo das manchas de sangue para fins forenses faz parte da Serogia. Este é o termo usado para descrever a prática de uma gama de testes de laboratórios que usam reações de soro de sangue e demais fluidos corporais. Tipo sanguíneo, caracterização de manchas como sendo de sangue, teste de paternidade, identificação do sêmen em casos de estupro e exames de DNA são apenas alguns exemplos dos casos que a sorologia abrange. Quando uma mancha de sangue chega ao laboratório forense, a mesma é sujeita a testes muito sensíveis, porém pouco específicos, a fim de determinar se ela é de sangue ou não. A este tipo de análise se dá o nome de teste de presunção. Exames presuntivos de sangue são geralmente estão relacionados com os conceitos de cinética química, com reações catalíticas que envolvem o uso de agentes oxidantes, como o peróxido de hidrogênio [H 2O2(aq)] e um indicador que muda de cor (ou luminescente) e que sinaliza a oxidação catalisada pela hemoglobina como se fosse uma enzima peroxidase. Este comportamento de peroxidase da hemoglobina foi descoberto em 1863 pelo cientista alemão Schönbein. De lá para cá inúmeros testes de presunção foram elaborados. Do total de reagentes que existem, apenas um pequeno número tem interesse prático no campo da ciência forense, conforme descritos a seguir: UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE 1. REAGENTE DE KASTLE-MEYER O reagente de Kastle-Meyer é constituído por uma mistura de substâncias, uma básica como o hidróxido de sódio (NaOH), um indicador ácido-base como fenolftaleína, pó de zinco, água destilada e hidróxido de amônio (NH 4OH) para preparar a amostra. Para realizar o procedimento de detecção, macera-se a mancha ou a crosta com 1 mL de água destilada ou hidróxido de amônio concentrado. Após, selecionase duas gotas do macerado e, após colocá-las em um tubo de ensaio, misturam-se duas gotas do reagente. Enfim, adicionam-se à solução duas gotas de peróxido de hidrogênio a 5%. Figura 4 – Reações referentes ao reagente de Kastle-Meyer. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE Na figura anterior [Figura 4], na reação 1, temos a reação entre o pó de zinco e o hidróxido de sódio. O produto de interesse é o hidrogênio nascente, que garantirá a forma incolor da fenolfatelína 2. Se a amostra for de sangue, esta terá, necessariamente, hemoglobina, a qual possui a característica de decompor o peróxido de hidrogênio (comportamento de peroxidase) em água e oxigênio nascente [3]. Então, este oxigênio promoverá a forma colorida da fenolftaleína, evidenciando ao perito que a amostra pode conter sangue. A molécula de hemoglobina está presente nos eritrócitos (glóbulos vermelhos) e carrega consigo complexos inorgânicos, tendo como átomo central um íon de ferro, complexo este denominado "Heme". Causas de erro no método incluem a presença de sais de ferro, cobre, suco gástrico ou qualquer outra substância capaz de decompor a molécula de H2O2 em água e oxigênio. A sensibilidade deste reagente é de 1/1.000.000. 2. REAGENTE DE BENZIDINA O reagente de benzidina, também conhecido como Adler-Ascarelli, é também uma mistura de substâncias. Uma proporção possível seria 0,16 g de benzidina cristalizada, 4 mL de ácido acético glacial e 4 mL de peróxido de hidrogênio de 3 a 5%. O procedimento para produzi-lo consiste em macerar a mancha de sangue em 1mL de água destilada ou em ácido acético glacial. Após, separa-se duas gotas do macerado e adicionam-se a estas, em um tubo de ensaio, duas gotas do reagente recentemente preparado. Da mesma forma que o reagente de Kastle-Meyer, o reagente de benzidina baseia-se na catálise da decomposição do peróxido de hidrogênio em água e oxigênio pela hemoglobina presente no sangue. O oxigênio formado irá oxidar a benzidina, alterando-lhe sua estrutura, fenômeno que é perceptível, sob o ponto de vista experimental, com o aparecimento da coloração azul da solução (Figura 6). Figura 6 – Reagente de Benzidina e o produto de coloração azul. Por se tratar de um reagente que se decompõe rapidamente em solução, recomenda-se que a preparação do mesmo seja feita no momento em que ele será usado. Sugere-se o teste com sangue diluído (ensaio positivo) e água destilada (ensaio negativo). A sensibilidade deste reagente é de 1/2.000.000. 3. LUMINOL Este é clássico nos seriados de investigação científica e também na vida real. O 5-amino-2,3-di-hidro-1,4-ftalazinadiona, mais conhecido por luminol, é um composto que, sob determinadas condições, pode fazer parte de uma reação quimiluminescente. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE Uma das formas de obtê-lo é a partir do ácido 3-nitroftálico, conforme mostra a Figura 7. Figura 7 – Síntese do Luminol Na cena do crime nem sempre há evidências visíveis de sangue. Alguém poderia, por exemplo, limpar o local, a fim de encobrir o acontecido. Porém, para a sorte nossa e dos peritos, o luminol reage com quantidades muito diminutas de sangue. Sua sensibilidade pode chegar aos impressionantes 1/1.000.000.000, mesmo em locais com azulejos, pisos cerâmicos ou de madeira, os quais tenham sido lavados. A eficácia do produto é tão grande que é possível a detecção de sangue mesmo que já tenham se passado seis anos da ocorrência do crime. A reação química produzida não afeta a cadeia de DNA, permitindo o reconhecimento dos criminosos ou das vítimas. Por isto, ele é recomendado para locais onde há suspeita de homicídio e superfícies que, aparentemente, não exibem traços de sangue (veja Figura 8). Figura 8 – Exemplo de um ambiente com e sem luminol e as marcas de um calçado realçadas pela quimiluminescência do luminol. A reação de luminol com peróxido de hidrogênio em água necessita de um catalisador redox. Uma grande variedade de metais de transição pode ser usada para este fim. No caso do teste para a presença de sangue, este catalisador é o íon do elemento ferro que está presente nos grupos ‘heme’ da hemoglobina. Esse catalisador oxida o luminol [1] (veja Figura 9) em diazoquinona [2], a qual sofre ataque pelo ânion de peróxido de hidrogênio, formando o endo-peróxido [3]. Este último perde nitrogênio (uma molécula muito estável) e forma o diânion do ácido 3-aminoftálico no estado excitado [4], o qual decai para o estado fundamental [5], processo acompanhado pela emissão de radiação por fluorescência do 3aminoftalato com comprimento de onda de aproximadamente 431 nm. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE Figura 9 – Mecanismo esquemático da oxidação do luminol por peróxido de hidrogênio em meio aquoso, catalisado por metais de transição. Nós humanos percebemos as cores da radiação eletromagnética pela visão se esta estiver na estrita faixa de comprimento de onda que vai de 400 a 700 nm, aproximadamente (veja Figura 10). Uma rápida olhada no espectro eletromagnético nos mostra que a cor da luz emitida pelo processo de quimiluminescência do luminol UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE através da oxidação com peróxido de hidrogênio é azul. Esta cor pode variar dependendo de qual agente oxidante se utiliza. Por exemplo, usando-se dimetilsulfóxido ao invés de peróxido de hidrogênio, o comprimento de onda da luz emitida será de 502 nm, o qual está associado à cor verde. Estão enganados aqueles que acham que todos os peritos brasileiros estão munidos desses materiais. “Se na época do assassinato do jornalista Tim Lopes a polícia brasileira já utilizasse o Luminol, o trabalho dos peritos seria facilitado para descobrir o local do crime e fazer o reconhecimento do corpo da vítima”, afirmou Cláudio Lopes, coordenador do projeto de síntese do luminol na UFRJ em uma reportagem no site da mesma universidade. Mesmo países ditos ‘desenvolvidos’ também não possuem a sua disposição toda a tecnologia que vemos na televisão e cinema. E o que mais preocupa é que os bandidos, assassinos também se especializam e elaboram estratégias para evitar evidências. Identificação de compostos químicos No combate às drogas, controle de produtos químicos, determinação de princípios ativos de medicamentos, é a Perícia a responsável pelos exames que vão identificar as substâncias apreendidas. A partir da análise química em laboratórios podemos identificar as várias formas de apresentação de diferentes drogas existentes no mercado e seus teores. E ainda determinar sua região de produção e as substâncias utilizadas no refino, facilitando o trabalho das investigações para se estabelecer a rota de comercialização da droga. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE Hoje em dia, sabemos que as ações criminosas são atos complexos e organizados, o que demanda um trabalho bastante elaborado na obtenção e interpretação das provas, que são essenciais e indispensáveis para as sentenças judiciais. FÍSICA FORENSE A física aplicada as pesquisas forenses é o segmento da física que tem como principal objetivo observar e analisar os fenômenos físicos naturais, cuja interpretação é de interesse do poder judiciário. É tarefa de um físico forense, dentre outras, a análise de acidentes de trânsito, determinação do tipo de veículo a que possam pertencer fragmentos como pedaços de lanternas e para-choques encontrados nos locais da colisão, determinar a trajetória de projéteis, a distância em que foi efetuado o disparo, os orifícios de entrada e saída desses projéteis, bem como materializar as possíveis posições da vítima no momento do crime. O famoso físico Werner Heisenberg, quando jovem, escreveu em uma de suas cartas que as teorias físicas tinham que se limitar a descrever o que vemos. Como resposta, seu correspondente Albert Einstein escreveu que, pelo contrário, são as teorias que nos dizem o que podemos ver. Em resumo, esta resposta descreve a função básica de um físico forense, pois para um pesquisador forense, uma análise minuciosa da cena do crime vale mais que várias testemunhas. Além disso, os mínimos detalhes, por mais que pareçam irrelevantes e grotescos, passando despercebidos para os leigos, são na maioria das vezes, o elo de ligação entre a teoria e o ocorrido, sendo de extrema importância na solução da maior parte dos casos. Talvez a primeira pessoa a utilizar a física a serviço da lei foi Arquimedes, ao estudar o caso da coroa do rei Heron II de Siracusa. Entretanto, naquela época Arquimedes não dispunha da maioria de teorias físicas conhecidas hoje. Para verificar então se a coroa do rei era constituída de ouro puro, ou ,se havia sido adulterada pelo ourives como suspeitava o rei Arquimedes teve que descobrir primeiramente um princípio físico que ajudasse a solucionar o problema. Tal princípio é hoje conhecido como “Princípio de Arquimedes”. Dentre as várias tarefas executadas pelo físico forense hoje, a análise de acidentes de trânsito é a que mais se destaca, por infelizmente ter-se tornado algo corriqueiro, além de envolver vários fenômenos físicos. Estes podem ser compreendidos como parte da dinâmica de corpos rígidos. Além da utilização das Leis de Newton e da lei de Variação da energia Cinética, em acidentes de trânsito destaca-se o princípio da Conservação da Quantidade de Movimento, pelo qual é possível calcular com boa aproximação a velocidade de um carro na colisão. Os conceitos físicos, relacionados a Física forense, e o trabalho de um pesquisador forense, são apresentados na série televisiva “C.S.I Investigação Criminal”. Esta série retrata o cotidiano de uma equipe de pesquisadores forenses que utilizam as ciências forenses (Física, Química, biologia entre outras), na resolução de casos como assassinatos, desaparecimentos, acidentes de trânsito, entre os vários delitos, cuja interpretação é do interesse do poder judiciário. 6. ACÚSTICA FORENSE UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE A acústica é estritamente a ciência do som na sua totalidade, mas o termo costuma ser usado num sentido mais limitado, referindo-se aos sons que as pessoas escutam em espaços fechados, especialmente em edifícios públicos como teatros ou salas de concertos. No âmbito da investigação criminal, a acústica forense constitui um campo essencial na identificação do criminoso ou de características do mesmo, concretamente a sua idade, nível sócio-económico-cultural, estado emocional, etc, através da análise da frequência do som emitido. Estroboscópios e sonógrafos constituem exemplos de aparelhos que permitem analisar todas as provas como discos e fitas de gravação, do rádio, do telefone e de todo o sistema eletrónico de transmissão de ondas sonoras, ou mesmo calcular a distância de propagação. Os princípios básicos da Mecânica utilizados na reconstituição de um acidente incluem: • Atrito; • Aceleração constante; • Leis de Newton; • Conservação do Momento Linear; • Movimento circular; • Movimento de projéteis. 7. COLISÕES E ACIDENTES AUTOMOTIVOS Aparelho para estimar μ através de um estudo da Universidade de Pelotas, no qual foi desenvolvido um aparelho para estimar o coeficiente de atrito dos pneu com a estrada, onde foi utilizado dados colhidos na BR-392 que liga as cidades de Rio Grande e Pelotas, vemos nas figuras abaixo os testes efetuados. Fig. 2 - Arrastando o aparelho para medir o coeficiente de atrito. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE Fig. 3 - Verificando o peso do aparelho. Esse aparelho consiste de 3 secções de pneus fixas numa tábua (veja Fig. 2). O aparelho é puxado com uma força horizontal (medida com uma balança de molas) de tal modo que derrape com velocidade constante sobre a superfície requerida. O coeficiente de atrito é dado por: µ = força aplicada peso do aparelho onde o peso do aparelho é obtido utilizando-se o próprio aparelho segurado na vertical (veja Fig. 3). Desaceleração na derrapagem e freada Numa derrapagem, a desaceleração a de um veículo é dada por a = - μg, onde μ é o coeficiente de atrito dos pneus com a estrada e g a aceleração da gravidade. Rearranjando, podemos escrever μ = - a/g. Logo, o valor de μ pode ser considerado como a fração decimal da aceleração da gravidade g. Por exemplo, um valor de μ igual a 0,7 pode ser considerado como uma aceleração de 0,7g ( o que significa que a força de atrito é 0,7 vezes o peso do veículo). Dado que: u = velocidade inicial v = velocidade final a = aceleração t = tempo gasto d = distância percorrida, Substituindo a por -μg, as conhecidas equações para o movimento acelerado poderão ser escritas como: v = u – μgt d = ut – (µgt²)/2 v² = u² - 2µgd UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE A desaceleração de um veículo ao frear, mas sem trancar as rodas, ou seja, sem deslizar, depende de quão firme os freios são aplicados. Por conveniência, a desaceleração é freqüentemente expressa como uma fração decimal de g. Se não há evidência de derrapagem, o investigador deve assumir um certo valor para a desaceleração do veículo ao frear. As equações para o movimento com aceleração constante serão também úteis em tais casos. Vamos admitir que os veículos têm massas m1 e m2, entraram no acidente em ângulos a1 e a2 e que, após o acidente, adquiriram velocidades u1 e u2 nas direções dadas pelos ângulos b1 e b2, respectivamente. Estes dados são supostos conhecidos, isto é, foram medidos ou obtidos no local do acidente pelo Perito. Em particular, as velocidades finais u podem ser calculadas pelo arrastamento de pneus dos veículos após a colisão. Solução Analítica da Equação v1= u1sen(a1 - b1) + (m2/m1)u2sen(a2 - b2) sen(a2 - a1) v2= (m1/m2)u1sen(b1 – a1) + u2sen(b2 – a1) sen(a2 - a1) De posse dos valores das massas, das velocidades finais e dos ângulos, resolvemos o acidente por completo, encontrando os valores das velocidades iniciais dos veículos. 8. PARTE EXPERIMENTAL 8.1 EXPERIMENTO 01: TRANSFERÊNCIA DE IMPRESSÃO DIGITAL UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE MATERIAL NECESSÁRIO - Lápis preto n°6B - Fita adesiva - Papel branco PROCEDIMENTO - Em um pedaço do papel faça um borrão com o lápis preto - Em seguida pressione um dos dedos sobre o borrão feito com o lápis - Coloque o dedo sobre a parte colante da fita adesiva e retire o dedo com cuidado - Cole a fita adesiva com a impressão digital no papel branco e observe sua impressão digital 8.2 EXPERIMENTO 02: MÉTODO DO PÓ MATERIAL NECESSÁRIO - Peça de vidro - Grafite em pó - Pincel macio PROCEDIMENTO - Pressione os dedos na peça metálica - Em seguida adicione com cuidado o pó de grafite sobre a peça de vidro - Então assopre a peça de vidro para remover o excesso de pó de grafite - Observe a impressão digital na peça - É possível remover a impressão digital do vidro utilizando uma fita adesiva 8.3 IDENTIFICAÇÃO DE MANCHAS DE SANGUE EXPERIMENTO 03: IDENTIFICAÇÃO DE MANCHAS DE SANGUE - LUMINOL MATERIAL NECESSÁRIO - Solução de luminol ou pó de luminol - Solução de peróxido de hidrogênio - Solução de hidróxido de sódio - Lâmpada de luz negra - Amostra PROCEDIMENTO - Misture os três primeiros reagentes e em seguida coloque em um frasco escuro e com borrifador - Borrife a solução preparada na amostra suspeita - Em um ambiente ao abrigo da luz, passe a lâmpada de luz negra acesa sobre a amostra. UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE 8.4 EXPERIMENTO 04: IDENTIFICAÇÃO DE MANCHAS DE SANGUE - KASTLEMEYER MATERIAL NECESSÁRIO - 0,1 g de fenolftaleína - 2,0 de hidróxido de sódio - 2,0 de pó de zinco metálico - 10 mL de água destilada - 1 mL de hidróxido de amônio concentrado - 1 tubo de ensaio - 1 mL de peróxido de hidrogênio 5% - Conta gotas - Amostra suspeita PROCEDIMENTO - prepare a solução reagente misturando as quatro primeiras substâncias - Então, macere a amostra com 1 mL de hidróxido de amônio - Transfira duas gotas da solução macerada para um tubo de ensaio - Adicione duas gotas da solução reagente e em seguida mais duas gotas da solução de peróxido de hidrogênio 5% - Observe se há mudança de cor na solução contida no tubo de ensaio 7. REFERENCIAS: SÓ ADICIONAR QUE EU ARRUMO DEPOIS QUE ESCREVERMOS TUDO. http://alkimia.tripod.com/curiosidades/forense.htm http://www.quimica.net/emiliano/artigos/2007fev_forense3.pdf http://www.quimica.net/emiliano/especiais/cienciaforense/index.html http://www.videos.uevora.pt/quimica_para_todos/qpt_impressoes_digitais.pdf http://www.papiloscopistas.org/crimes.htm http://www.ageventos.com.br/downloads/qh09.pdf Revista Química Hoje, Revista da federaçao nacional dos profisisonais da quimica, n°9, ago/set/out 2007, pag 14-16. http://www.apcf.org.br/%C3%81reaAberta/Perito/tabid/149/Default.aspx7. http://alkimia.tripod.com/curiosidades/forense.htm UNIVERSIDADE ESTADUAL DO CENTRO OESTE – UNICENTRO PROJETO UNIVERSIDADE SEM FRONTEIRAS “DESMISTIFICANDO A FÍSICA E A QUÍMICA” OFICINA: FÍSICA E QUÍMICA FORENSE http://www.quimica.net/emiliano/artigos/2007fev_forense3.pdf http://www.quimica.net/emiliano/especiais/cienciaforense/index.html http://www.videos.uevora.pt/quimica_para_todos/qpt_impressoes_digitais.pdf http://www.papiloscopistas.org/crimes.htm http://www.ageventos.com.br/downloads/qh09.pdf Revista Química Hoje, Revista da federaçao nacional dos profisisonais da quimica, n°9, ago/set/out 2007, pag 14-16. http://www.apcf.org.br/%C3%81reaAberta/Perito/tabid/149/Default.aspx http://fisica-acustica.blogspot.com/2006/10/o-que-acstica-forensea-acstica.html