2015年2月3日

科學證據會說「化」

作者/楊國珠(北一女中化學老師,熱愛科學與大自然)、吳淑芳(北一女中老師,熱愛教學,喜歡牽小狗出去散步)、陳祖望(北一女中老師,投注心力於高中化學教育,希望能幫助同學們輕鬆學好化學。除了化學之外,還喜歡貓咪、閱讀、桌遊)

案發現場Ⅰ―真偽氣體
警方在倉庫破獲大宗毒品案件,逮捕了部分嫌犯,並搜出高達900 kg的古柯鹼(cocaine)。不料事後,這個販毒組織的餘黨,計劃要將毒品從警局的保險庫中搶回。於是潛入警局內製造煤氣外洩,使得整棟樓警鈴大作。人員疏散時,警探覺得事有蹊蹺,於是展開與歹徒的大對決⋯⋯

【破案關鍵】
販毒組織潛入警局內製造煤氣外洩,但這有可能是場騙局。如何分辨氣體的真偽與成分呢?可以利用氣相層析儀(gas chromatography, GC), 針對空氣中的混和氣體進行分析。你將發現,空氣中只有硫醇類化合物(添加於瓦斯中的臭味分子),但無瓦斯氣體。那麼,氣相層析儀的科學原理是什麼呢?層析。

如果我們用水性彩色筆,在粉筆(固定相)下方塗上一圈綠色,接著將粉筆垂直,站立於含水(移動相)的培養皿上。不久之後,就看到水因為毛細現象,而帶動色素一起往粉筆上方爬。綠色色素裡含有不同成分,會因在固定相的吸附力,與在移動相的溶解度有所差異,而被分離為藍色與黃色。這就是層析原理。

若有紫外線燈與TLC(thin layer chromatography,薄層層析)片,還能透過紫外光(波長254 nm)的照射與偵測,進一步顯現肉眼看不見的溶質(例如藥物),是如何被溶劑展開(薄層片會發出綠色螢光,而溶質則呈暗點)。用以檢視分離純化方法的成效、追蹤進行程度。我們也能夠利用層析法,分析一般市售普拿疼(panadol)的成分中,是否含有阿斯匹靈(aspirin)。其他如高雄氣爆事故、塑化劑事件、海灘廢油汙染等,也都可用層析法來檢測。

案發現場Ⅱ─指紋採集
由於警方的機警,入侵的販毒組織沒有將毒品從警局搶回,落荒而逃。但卻在毒品證物上遺留下指紋⋯⋯

【破案關鍵】
該如何採集指紋?可以運用「粉末法」。由於指紋的殘留物中,水分佔相當大的比例(剩餘為少量的有機物、無機鹽類),能夠吸附粉末,而使指紋顯現。所以,可用軟毛刷或噴霧器,將各種不同顏色的粉末(如鐵粉、碳粉、鋁粉等), 灑置在有指紋的物體上。再用軟毛刷輕輕掃刷,使指紋出現。接著可照相或以透明膠帶,將指紋保存起來。凡是淡色物體,則儘量使用濃色粉末;而濃色物體,則儘量使用淡色粉末,以增強比對效果及清晰度。另一個方法是「三秒膠煙燻法」。利用三秒膠成分(氰基丙烯酸酯,cyanoacrylate), 蒸發後在極弱鹼性物質的環境催化下,就可產生聚合硬化,使指紋呈現。

不過除上述兩種採集指紋的方法,還有「碘燻法」和「硝酸銀法」。碘是一種會昇華的物質,它會由固體直接氣化成氣體,吸附在指紋內之有機物上。此法適合在密閉容器內進行,且以紙張上的指紋效果最佳。但由於碘會昇華,幾天後採集到的指紋便會消失無蹤。所以用碘燻法採集到的指紋保存較不易,宜以拍照留存。硝酸銀法則是利用汗水成分中的氯離子(Cl), 和1%硝酸銀試劑中的銀離子(Ag+)生成氯化銀(Cl+Ag+→AgCl)。然後放在紫外燈下照射,氯化銀會逐漸分解,而析出銀(2AgCl→2Ag+Cl2),因而顯現指紋。......【更多內容請閱讀科學月刊第542期-購買

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