4.5 Het dossier 82 Handboek 5 Chromatografie Gelijk of ongelijk? De stift en de cheque Chromatografie Dossier 89 Handboek

Transcriptie

1

2 Inhoudsopgave Inleiding Forensisch onderzoek 6 De moord op T. Thijssen 6 Werken in een groep 7 Voorkennis en vaardigheden 8 Opbouw van de module 9 Doelstellingen van de module 9 Dossier 10 Het politiedossier T. Thijssen 13 Beschrijving Plaats Delict 13 Plaats delict detail 17 Plaats delict overzicht 18 Tekening autocamping de Heideroosjes 19 Camping de Heideroosjes 20 Vingersporen 21 Voetsporen 22 Sporen op de huls en kogel 23 Het schilderij 24 Ondervraagden 25 DNA profielen 30 Vingerafdrukken 31 Rapport Patholoog-anatoom 44 Verklaring ondervraagden 48 Handboek 1 Vingersporenonderzoek Vingerafdrukken zijn uniek Vingerafdrukken zichtbaar maken Classificatie en identificatie Dossier 61 Handboek 2 Technisch ontwerpen Ontwerpen Ontwerpprobleem analyseren en beschrijven Programma van eisen opstellen (Deel)uitwerkingen bedenken Ontwerpvoorstel formuleren Proefontwerp realiseren Proefontwerp testen en evalueren Een technisch ontwerp zelf maken Dossier 68 Handboek 3 Voetsporen Grondeigenschappen Lengte van de dader Dossier 75 Handboek 4 Stofeigenschappen Zuivere stoffen en mengsels Eigenschappen van moleculen Apolair/polair? Oplosbaarheid van zouten 80

3 4.5 Het dossier 82 Handboek 5 Chromatografie Gelijk of ongelijk? De stift en de cheque Chromatografie Dossier 89 Handboek 6 Ballistiek Sporen van kogels Energie van een kogel Dossier 96 Handboek 7 Bloedonderzoek Inleiding Luminol Dossier 101 Handboek 8 Forensisch DNA-onderzoek Uit het proces-verbaal DNA DNA als bewijsmateriaal De techniek om een DNA-profiel te maken De PCR-techniek Het bepalen van het aantal herhalingen Een volledig DNA-profiel De DNA-databank en het vergelijken van profielen Berekende frequentie van een DNA-profiel Dossier Afsluiting 120 URL-lijst 122

4 Handboeken

5 Handboek 1 Vingersporenonderzoek 1.1 Vingerafdrukken zijn uniek Een op een voorwerp achtergelaten afdruk van een vinger heet een vingerafdruk. Vingerafdrukken blijven achter op alles wat je vastpakt: op de klink van de deur die je opent of op het glas waaruit je drinkt. Tijdens het vastpakken van een voorwerp breng je een laagje huidvet op het voorwerp over. Je kunt dat zien aan vingerafdrukken op een ruit of op een glimmend tafelblad. Hierdoor ontstaat er een soort stempel. Opdracht 5 Je hebt hierboven gelezen dat een vingerafdruk kan ontstaan door middel van een laagje huidvet. Bedenk nog drie manieren waardoor vingerafdruk op voorwerpen achter kunnen blijven. De afdruk wordt veroorzaakt door de zogenaamde papillairlijnen. Dit zijn lijnvormige verhogingen van de huid (denk bijvoorbeeld aan dijken langs een rivier). Je vraagt je nu misschien af hoe een vingerafdruk ontstaat en hoe je die zichtbaar kunt maken. In de papillairlijnen bevinden zich heel veel poriën (kleine openingen), waardoor continu meer of minder transpiratievocht (zweet) naar buiten komt. Dit transpiratievocht verspreidt zich over de papillairlijnen en bestaat uit een mengsel van allerlei stoffen, waaronder vetten, zouten en vooral water. Het water verdampt, maar de vetten, zouten en andere stoffen blijven op (en ook tussen) de papillairlijnen achter. Wanneer je vingers nu in contact komen met een voorwerp, bijvoorbeeld als je het vastpakt, worden het transpiratievocht en vooral de niet verdampte stoffen, zoals vetten en zouten, daarop overgebracht. Zo ontstaat op het voorwerp een (meestal onzichtbare) vettige afdruk van het huidlijnenpatroon, de vingerafdruk. Deze vettige afdruk kun je met diverse poeders zichtbaar maken. De Engelse geleerde Sir Francis Galton bestudeerde aan het einde van de 19 de eeuw vingerafdrukken en kwam tot de conclusie dat vingerafdrukken per persoon uniek zijn. Zelfs eeneiige tweelingen hebben verschillende vingerafdrukken. De vorm van een vingerafdruk ontstaat in de 10 e week van de zwangerschap en blijft het hele mensenleven hetzelfde.

6 1.2 Vingerafdrukken zichtbaar maken De afdruk van een voet of schoenzool in aarde of sneeuw is meestal direct te zien. Met gips kun je hiervan direct een afdruk maken. Vingerafdrukken zijn echter meestal niet direct te zien. Je moet ze eerst zichtbaar maken. Dit kan op verschillende manieren. Opdracht 6 Bekijk URL4. Beschrijf kort vier manieren waarop je vingerafdrukken zichtbaar kunt maken. Experiment 7: zelf vingerafdrukken zichtbaar maken In dit experiment ga je zelf proberen om vingerafdrukken zichtbaar te maken. Afhankelijk van het voorwerp dat je hebt gekregen, ga je bepalen welk poeder het meest geschikt is om te gebruiken. Benodigdheden Per groepje heb je het volgende nodig: doekjes twee stof/mondkapjes pincet/handschoenen make-up kwastje twee voorwerpen (objectglaasje, glazuur, verf, zwart kunststof, wit kunststof of..) (zeer fijn) poeder. Om te gebruiken als poeder heb je de keuze uit: koolstofpoeder/grafiet poedersuiker aluminiumpoeder talkpoeder krijtpoeder make-up poeder (blusher rouge). Uitvoering Maak de twee voorwerpen goed schoon met een doekje en raak ze daarna niet meer met blote handen aan. Gebruik een pincet of handschoenen. Zet met je duim een duidelijke afdruk op de voorwerpen. Bedenk welk(e) poeder(s) je wilt gebruiken voor jouw voorwerp(en) om de vingerafdruk(ken) zichtbaar te maken. Als je een poeder hebt gekozen, bepaal je, eventueel aan de hand van de chemiekaarten, of het nodig is om een stof/mondkapje te gebruiken. Dompel de kwast in het gekozen poeder en strijk héél voorzichtig met de kwast over de ondergrond

7 totdat de vingerafdruk goed zichtbaar is geworden. Ruim gemorst poeder direct op. Gebruik de loep om te bepalen of er genoeg detail in de vingerafdruk te zien is. Resultaat Welk poeder is nu het meest geschikt voor welk voorwerp? Verzamel de gegevens van de andere groepjes in je klas. Waar moeten poeder en voorwerp aan voldoen om een bruikbare combinatie op te leveren? Verwerk de gegevens en je analyse in jouw forensische onderzoeksdossier. 1.3 Classificatie en identificatie De stelling dat vingerafdrukken uniek zijn, is empirisch bepaald. Dat wil zeggen dat deze stelling verkregen is uit experimenten of ervaring. In de meer dan 100 jaar dat vingerafdrukken onderzocht worden, zijn er nog nooit twee dezelfde vingerafdrukken van verschillende personen gevonden. In verschillende databanken over de gehele wereld zitten miljarden vingerafdrukken die allemaal verschillend zijn. Omdat vingerafdrukken uniek zijn, zijn ze uitermate geschikt voor identificatie van personen. Dit in tegenstelling tot kenmerken van personen die niet uniek zijn zoals de bloedgroep. Vraag 8 Noem nog drie kenmerken die mensen met anderen gemeen kunnen hebben. Behalve dat vingerafdrukken per persoon uniek zijn, vond Galton nog drie redenen waarom vingerafdrukken goed gebruikt kunnen worden voor identificatie: het lijnenpatroon van de vingerhuid blijft levenslang hetzelfde de variatie in het aantal verschillende patronen is erg groot vingerafdrukken kunnen geclassificeerd worden. Vraag 9 Wat betekent classificeren? Maar wat maakt vingerafdrukken nu zo uniek? De verschillen tussen huidlijnenpatronen kun je beschrijven door ze in te delen bij een aantal hoofdgroepen. Deze hoofdgroepen kenmerken zich door verschillende globale figuren in het huidlijnenpatroon die hoofdpatronen heten.

8 Opdracht 10 Bekijk het document op het vaklokaal scansvingerafdrukken.nl.pdf Teken en benoem drie hoofdpatronen. Naast het onderscheid in hoofdpatronen kun je onderscheid maken door te kijken naar details in het lijnenpatroon. Kenmerkende details heten typica, omdat deze typisch zijn voor het huidlijnenpatroon van de betreffende persoon. Kenmerkende details kunnen bijvoorbeeld punten zijn waar huidlijnen splitsen of stoppen. Opdracht 11 Kijk in het vaklokaal naar het volgende document scans-vingerafdrukken.nl.pdf Teken en benoem drie typica. De papillairlijnen van een vingerafdruk vormen dus figuren, waarvan de details uniek zijn. In een forensisch onderzoek kijk je bij het vergelijken van vingerafdrukken in de eerste plaats naar de hoofdgroepen. Vervolgens zoek je overeenkomende typica op overeenkomende onderlinge posities, de zogenaamde dactyloscopische punten. (Dactyloscopie komt uit het Grieks en betekent: kijken naar vingers.) Op basis van deze dactyloscopische punten vindt identificatie plaats. In een strafrechtelijk onderzoek neemt de recherche vingerafdrukken van alle tien de vingers van een verdachte. Vervolgens maakt de recherche hiervan inktafdrukken op papier en bergt deze, gesorteerd naar hand en vinger, op in het archief. Om een verdachte uit te sluiten of te koppelen aan een misdaad, vergelijkt men de afdrukken in het archief met een op de plaats delict gevonden afdruk. Bij dit vergelijken let de rechercheur dus op de aanwezigheid en de onderlinge posities van de verschillende typica. In Nederland eist de rechter dat er minimaal 12 punten van overeenkomst zijn.

9 Figuur 3: gedeelte van een vingerafdruk Vraag 12 In figuur 3 is een vingerafdruk met 12 typica weergegeven. Benoem de 12 typica. Op zoek naar een match Als de PD vingerafdrukken heeft opgeleverd, moet er gezocht worden naar de persoon die ze heeft achtergelaten. Dit lijkt makkelijker dan het is. Als er twee vingerafdrukken vergeleken moeten worden, de gevonden vingerafdruk en een vingerafdruk uit een bestand, is dit nog wel mogelijk. Maar als een match (overeenkomst) gezocht moet worden tussen de gevonden afdruk en een databestand van een paar duizend personen, elk met 10 vingerafdrukken dan is dat onmogelijk. Ook een computer de plaatjes laten vergelijken is onmogelijk, omdat de plaatjes van twee vingerafdrukken van dezelfde vinger nooit identiek zullen zijn. In dat geval wordt van belang hoe de vingerafdrukken in de database worden opgeslagen en welke zoekprocedure wordt gehanteerd. Een mogelijkheid is om in de database niet de vingerafdruk zelf op te slaan maar de classificatiecode. Zoeken op code is veel simpeler dan het vergelijken van plaatjes. Maar is er een code te bedenken die net zo uniek is als de vingerafdruk zelf? Een antwoord is te geven met behulp van figuur 4.

10 Figuur 4: een vingerpatroon Ingetekend zijn een aantal dactyloscopische punten met de verbindingen tussen die punten. De kleur geeft het type aan. Bijvoorbeeld 3 delta s, 4 bifurcaties, 6 eindpunten. In totaal zijn er hier dus 13 dactyloscopische punten getekend. De cijfers bij de verbindingen geeft aan hoeveel papillairlijnen er liggen tussen de twee betrokken typica. Het opslaan van deze patronen is natuurlijk op vele verschillende manieren mogelijk maar neemt veel minder ruimte in dan het digitaal opslaan van een plaatje. Opdracht 13 In figuur 4 is te zien dat het aantal verbindingen sneller toeneemt dan het aantal punten. a. Teken 5 punten met hun verbindingen. Hoeveel zijn dit er? b. Hoeveel verbindingen zijn er bij N punten? c. Bereken met de formule bij b hoeveel verbindingen er bestaan bij 13 punten. Experiment 14: dactyloscopische punten In deze proef ga je op zoek naar de hoofdpatronen en typica (dactyloscopische punten) in de gevonden vingerafdrukken op de plaats delict. Je gaat daartoe de vingerafdruk beschrijven. Mocht je de vingerafdruk willen vergroten, gebruik dan een vergrootglas Benodigdheden vergrootglas de vingerafdrukkaarten van de verdachten de vingerafdrukken gevonden op de PD.

11 Uitvoering In deze opdracht moet je de zeven vingersporen gevonden op de PD vergelijken met de 120 vingerafdrukken van de verdachten. Bepreek met je klas hoe je dit het effectiefst en snelst kunt doen. De onderstaande punten kunnen als leidraad dienen. Beschrijf de hoofdpatronen van de huidlijnen van de vingersporen VINGER01 tot VINGER07. Bedenk of het vingerspoor afkomstig zou kunnen zijn van een bepaalde vinger. Waaraan zou je dit kunnen zien? Probeer 12 typica (dactyloscopische punten) te vinden en markeer ze met een puntje en een nummertje van 1 tot 12. Maak een patroon op de wijze van figuur 4. Ga na hoe nu de vingerafdrukken moeten worden vergeleken met de database. 4. Achtergrondinformatie: in het echt Wat je in experiment 14 gedaan hebt, is door forensische onderzoeksinstituten, zoals het NFI, op grote schaal gedaan met de vingerafdrukken van vele personen (meestal misdadigers). In grote digitale databanken zijn foto s opgenomen van de vingerafdrukken die geclassificeerd zijn naar onder andere soort vinger en hoofdpatronen. Sinds 1990 werkt de Nederlandse Technische Recherche met Het Automatische VingerAfdrukkensysteem Nederlandse Kollectie (HAVANK). In deze zoekmachine staan twaalf miljoen dactysporen (vingersporen) van onopgeloste delicten, ongeïdentificeerde slachtoffers, Nederlanders die met de politie in aanraking zijn geweest, asielzoekers en internationale verdachten. De gevonden sporen worden geanalyseerd op basis van enkele kenmerken, zoals van welke hand en vinger het vingerspoor afkomstig is en wat het typerende patroon is. Vervolgens scant een specialist de vingerafdruk op twaalf dactyloscopische punten en deze punten worden ingevoerd in het HAVANK. Deze punten worden met elkaar verbonden, waardoor een soort sterrenbeeld ontstaat. De vorm van dat sterrenbeeld wordt gebruikt voor het doorzoeken van de database. 1.4 Dossier In deze paragraaf heb je geleerd dat vingerafdrukken uniek zijn voor ieder mens en dat ze bovendien onveranderlijk zijn. Beide eigenschappen zorgen er voor dat vingerafdrukken erg geschikt zijn voor identificatie.

12 Je hebt vingerafdrukken geclassificeerd en geleerd welke hoofdpatronen en typica er zijn. Je hebt de vingersporen van de PD geclassificeerd en vergeleken met die van de verdachten. Misschien heb je wel een of meerdere matches gevonden. Maar wat betekent het verder? Betekent dit dat deze verdachte de moordenaar is? Is dit genoeg om deze verdachte te veroordelen voor de gepleegde moord? Op welke manier draagt deze kennis bij aan het oplossen van de gepleegde moord en het veroordeeld krijgen van de dader? Opdracht 15: dossier Schrijf in je dossier een korte verhandeling, van ongeveer 250 woorden, waarin je ingaat op deze punten en waarbij je de relevantie van dit bewijsmateriaal bespreekt.

13 Handboek 3 Voetsporen 3.1 Grondeigenschappen De ene grond is de andere niet. Gelukkig maar, want verschillende grondsoorten creëren diversiteit in het planten- en dierenrijk. De ene plant groeit liever op een zure bodem, de andere op een voedselarme zandgrond. Er zijn ook plantjes die op sterk verontreinigde bodems kunnen groeien. Verschillen in grondsoorten kunnen ook gebruikt worden in het forensisch onderzoek. Komt de grond onder de zolen van de verdachte overeen met die van de PD? En is de grond onder de zolen van het slachtoffer gelijk aan die van de PD? Wanneer er een andere grondsoort onder zijn zolen wordt gevonden, is het waarschijnlijk dat het slachtoffer gedumpt is. Hoe kun je onderscheid maken tussen verschillende grondsoorten? In dit handboek zullen we de volgende methodes toelichten en uitvoeren: ph, geleidbaarheid, waterabsorberend vermogen en uiterlijke kenmerken onder een vergrootglas. Figuur 7: Japans sterrenzand (boven), glauconietzand (midden) en obsidiaanzand (onder) In de figuren aan de linkerkant zie je vergrotingen van speciale grondsoorten. De bovenste is het Japans sterrenzand, waarvan de grootste skeletjes een doorsnede van ca. 2 mm hebben. De middelste foto is glauconietzand uit een grondboring in Nederland. En de laatste foto is het obsidiaanzand uit Punaluu (Hawaii) met een korrelgrootte van ca. 0,5-1,0 mm. Zand meenemen van dit strand is verboden. Volgens een lokale legende is degene die dit wel doet vervloekt totdat hij al het zand weer terugbrengt - tot op de laatste korrel. Op de uiterlijke kenmerken kan er onderscheid worden gemaakt tussen de zandsoorten. Maar dit is niet altijd even gemakkelijk. Om de verschillen tussen grondsoorten te belichten, moeten we eerst weten wat grond precies is. Grond bestaat uit kleine korreltjes steen, mineralen en organisch materiaal. De verhouding tussen deze componenten en de afkomst maakt dat iedere grondsoort uniek is en dus ook unieke eigenschappen bezit. De componenten bepalen onder andere de ph,

14 geleidbaarheid, waterabsorberend vermogen en het uiterlijk ( zoals kleur, structuur, korrelgrootte) van de grond. De grond op een bepaalde plek kan ook veranderen. De grond van een rivierbedding verandert van maand tot maand door de fluctuerende waterniveaus. Soortelijke geleidbaarheid De geleidbaarheid G van een bepaalde grondlaag geeft aan hoe goed die laag elektriciteit kan geleiden. Het is dus in feite het omgekeerde van de elektrische weerstand R (in Ω): G = 1 R (1) G moet dan ook worden uitgedrukt in Ω -1. Deze eenheid heeft de naam Siemens (S) gekregen. De lading stroomt makkelijker door een grondlaag naarmate de doorsnede A ( in m 2 ) groter is en moeilijker naarmate de stroomweg l (in m) langer is. Voor de geleidbaarheid G geldt dus G~A en G~1/l Dus: A G = σ l (2) De evenredigheidsconstante σ is een stofeigenschap en wordt de soortelijke geleidbaarheid genoemd. Deze grootheid geeft dus aan wat de geleidbaarheid is van een hoeveelheid grond met een doorsnede van 1 m 2 en een lengte van 1 m. Opdracht 18 Leid af dat de eenheid van σ de S/m is. Bij forensisch onderzoek zijn we niet zozeer geïnteresseerd in de eigenschappen van een grondlaag, maar meer in de eigenschappen van de grond zelf. Dus σ is interessanter dan G. Zoutconcentratie en ph hebben veel invloed op σ. Dus de soortelijke geleidbaarheid van de grond onder de zolen van Thijssen kan een aanwijzing bevatten over de grondsoort waar hij het laatst over heeft gelopen. Zoutconcentratie Ionen maken de grond geleidbaar. De geleidbaarheid is dus een maat voor de hoeveelheid ionen in de grond.

15 Zouten bepalen grotendeels de geleidbaarheid van een bodem. De geleidelijke toename van het zoutgehalte in bodem wordt verzilting genoemd. Verzilting kan ontstaan door verdamping van water uit de bodem, waardoor het zout achterblijft en toeneemt in concentratie. Dit gaat vaak gepaard met slechte drainage en droog weer. Een voorbeeld hiervan is de grond rondom de Dode Zee. Binnen een aantal decennia zal de Dode Zee zijn verdwenen door toenemende verdamping. Dit gaat gepaard met afnemende wateraanvoer via rivieren naar de Dode Zee vanwege stijgend watergebruik door mensen. De geleidbaarheid wordt niet alleen bepaald voor de concentratie zoutionen. OH - en H + ionen kunnen de geleidbaarheid ook doen toenemen. Een bodem kan een lage zoutconcentratie hebben, maar een hoge geleidbaarheid door een lage ph. Opdracht 19 Bekijk de proefopstelling in figuur 8. Twee elektroden met afmetingen van 3 bij 4 cm steken in een bakje met rivierzand dat is vervuild. De elektroden staan op 10 cm van elkaar. Men zet 5,0 V over het bakje en de stroom wordt gemeten. Er blijkt een stroom van 3,0 ma lopen. Figuur 8: proefopstelling Neem aan dat de stroom alleen loopt tussen de twee elektroden en homogeen verdeeld is over de grond tussen de elektroden. a. Bereken de geleidbaarheid van deze opstelling b. Bereken de soortelijke geleidbaarheid van dit rivierzand. ph De ph is een maat voor de zuurtegraad. Citroensap is zuurder dan water. Citroensap heeft daardoor een lagere ph dan water. Een oplossing met een ph lager dan 7 wordt een zure oplossing genoemd. Is de ph hoger dan 7, dan is de oplossing basisch. Wanneer de oplossing gelijk is aan 7, wordt deze ph neutraal genoemd. Grond met een grote hoeveelheid organisch materiaal is doorgaans zuurder dan grond zonder organisch materiaal. Veengrond bijvoorbeeld bevat een grote hoeveelheid organisch materiaal en heeft een lage ph. Veen bestaat uit een natte hoeveelheid dood plantenmateriaal. Door de grote hoeveelheid water in

16 veen, ontstaat er een zuurstofarme omgeving waarin de bacteriën de plantenresten zuurstofarm (anaëroob) verteren. Hierbij komen onder andere zuren vrij. Sommige mineralen kunnen de ph van de grond ook beïnvloeden, wanneer ze in water oplossen. Kalk (CaCO 3 ) bijvoorbeeld reageert met water (H 2 O) tot HCO 3 - en OH - ionen, die de bodem meer basisch maken. Figuur 9: Het meisje van Yde Door een zuurstofarme en zure omgeving van veen blijven lichamen soms jarenlang goed geconserveerd. Een van de bekende veenlijken is die van het meisje van Yde, dat op 12 mei 1897 uit het Stijfsteen tussen Yde en Vries werd opgegraven. Uit 14 C-datering blijkt dat zij tussen 54 v. Chr. En 128 n. CHr. is gestorven. Zij was op dat moment 1,40 m groot en ongeveer 16 jaar oud. Waterabsorberend vermogen Het waterabsorberende vermogen verschilt per grondsoort. Globaal gezien heeft grond, bestaande uit kleine deeltjes zoals kleideeltjes een groot waterabsorberend vermogen. Zand bestaat uit grotere korrels en houdt minder water vast dan klei. De chemische samenstelling van de gronddeeltjes speelt ook een rol. Kleideeltjes bijvoorbeeld zijn geladen en trekken hierdoor gemakkelijker water aan. Grotere hoeveelheden organisch materiaal verhogen het waterabsorberende vermogen. Kleur De kleur van de grond wordt bepaald door zijn compositie. Organisch materiaal maakt de grond donkerder. Mineralen kunnen de grond ook een kleur meegeven. IJzerionen maken de grond roder, zoals de Uluru berg in Australië.

17 Figuur 10: Uluru berg in Australië Experiment 20: gedumpt? In het volgende experiment ga je onderzoeken of de verdachte op de PD is geweest. Het lichaam van Theo Thijssen kan ook gedumpt zijn. Komt de grond onder zijn zolen overeen met die van de PD? Benodigdheden 100 g van de grondmonsters van de voetzolen, afkomstig van de verdachten (BODEM01 tot BODEM10). 100 g van het grondmonster van de PD (BODEM11) ph-meter opstelling om de geleidbaarheid te meten vergrootglas 100 ml maatcilinder filtreerpapier ( met een diameter van 12.5 cm) gedestilleerd water in bekerglas 250 ml bekerglazen 400 ml bekerglas 50 ml bekerglas voor gedestilleerd water lepels trechters weegschaal en papier voor het afwegen. Uitvoering a. Bespreek met de klas hoe de grondmonsters verdeeld gaan worden, zodat niet iedereen tien monsters moet analyseren. Zet de resultaten in de tabel in figuur 11 b. Label een 250 ml bekerglas met jouw grondmonster (BODEMX). c. Weeg 50 g van het bodemmonster af en breng de grond over in het 250 ml bekerglas. d. Meet 100 ml gedestilleerd water af in de maatcilinder en giet het bij de grond. e. Roer het mengsel goed door met een lepel. Roer elke drie minuten voor totaal 15 minuten.

18 f. Laat het mengsel 5 minuten bezinken. Was de lepel met gedestilleerd water om contaminatie met andere grondmonsters te voorkomen. g. Meet de ph van het grondmonster, vraag de leraar voor hulp indien nodig. h. Meet de geleidbaarheid van het grondmonster, vraag de leraar voor hulp indien nodig. j. Hoe ziet het droge grondmonster eruit onder het vergrootglas. Maak een schets van de grondstructuur. i. Bepaal het waterabsorberend vermogen van de grond als volgt: vouw het filter in de trechter en breng 50 g van het droge grondmonster over in het filter. Vraag een medeleerling om de trechter boven een 400 ml bekerglas te houden. Meet 100 ml gedestilleerd water af in een maatcilinder en giet het water in de trechter. Laat de trechter voor 60 seconden uitdruppelen. Giet het water in het 400 ml bekerglas terug in de maatcilinder. Bepaal de hoeveelheid water die door de grond is geabsorbeerd. Bron: No dumping Texas Instruments BODEM X ph BODEM01 BODEM02 BODEM03 BODEM04 BODEM05 BODEM06 BODEM07 BODEM08 BODEM09 BODEM10 BODEM11 (PD) Figuur 11: resultaten grondonderzoek soortelijke geleidbaarheid (µs/cm) geabsorbeerd water (ml/50 g) uiterlijk grond (beschrijving ) 3.2 Lengte van de dader Op de PD heeft de dader een voetspoor achtergelaten dat leidt naar Thijssens vakantiehuisje. In dit deel van het handboek ga je onderzoeken of er een relatie bestaat tussen de lengte van een persoon en de afstand tussen twee voetstappen. Experiment 21: voetsporen van de dader In dit experiment bepaal je de relatie tussen de lengte van een persoon en zijn voetstap. Hiervan maak je een ijkgrafiek.

19 Benodigdheden meetlint rechte loopafstand van minimaal 10 meter een krijtje. Uitvoering Analyseer de voetsporen van de dader. Zijn de voetstappen gemaakt terwijl een persoon aan het lopen of aan het rennen was? Besluit met de klas op welke manier de proefpersonen moeten lopen (of rennen). Hoeveel metingen ga je per proefpersoon verrichten? Kies uit de klas personen met verschillende lengtes. Wijs vervolgens twee personen aan; een die de krijtstrepen zet achter de hiel of voor de grote teen van de lopende persoon en de tweede persoon die de afstand tussen de krijtstrepen opmeet. Neem een gemiddelde van de lengte van de voetstappen. Maak klassikaal een ijkgrafiek aan de hand van de verkregen resultaten in relatie tot de lengte van de proefpersonen. Vragen a. Is er een lineair verband tussen de lichaamslengte en de voetstapafstand? b. Stel een vergelijking op aan de hand van dit verband. Maak de vergelijking in de vorm: voetstap afstand = (a)(lichaamslengte) + b. c. Bepaal de lengte van de dader aan de hand van de voetspoorafstand. Zijn er verdachten die afvallen? d. Denk je dat deze methode betrouwbaar genoeg is voor het bepalen van iemands lichaamslengte? Bron: Case1 Tracks of a Killer, Texas Instruments 3.3 Dossier Opdracht 22: dossier Werk het dossier bij met de resultaten van je werk aan handboek 3. Kon je aan de hand van het grondonderzoek bepalen welke verdachten op de PD zijn geweest? Is Theo Thijssen zelf naar de plaats des onheils gelopen of is hij daar vanuit een auto gedumpt? Kon je aan de hand van de voetstappen bepalen welke verdachten mogelijkerwijs op de PD zijn geweest?

20 Handboek 4 Stofeigenschappen 4.1 Zuivere stoffen en mengsels Op een plaats delict kunnen allerlei onbekende stoffen worden gevonden. Een technische rechercheur neemt er een monster van en stuurt het op naar het laboratorium. Daar worden de stoffen bekeken met ingewikkelde apparaten, waaruit vervolgens grafieken of getalletjes rollen. Een onderzoeker bekijkt de grafieken of getallen en kan vervolgens vertellen welke stof er op de plaats delict is aangetroffen. Hoe doet hij dat toch? Het is al moeilijk om suiker en zout van elkaar te onderscheiden. Hoe worden stoffen geïdentificeerd? Daarvoor moeten we ons eerst verdiepen in de eigenschappen van stoffen. Ieder zuivere stof heeft unieke eigenschappen, zoals smeltpunt, kookpunt en oplosbaarheid in bijvoorbeeld water. Water kookt bij 100 ºC en alcohol (ethanol) bij 78 ºC. Deze twee stoffen zijn van elkaar te onderscheiden door het kookpunt van beide te meten. De combinatie van stofeigenschappen is voor elke stof uniek. Het is mogelijk dat van twee verschillende stoffen een aantal stofeigenschappen hetzelfde zijn. Zowel water als ethanol zijn vloeibaar bij kamertemperatuur en zijn beide kleurloos. Er zijn echter geen twee stoffen waarvan alle stofeigenschappen dezelfde zijn. Je kunt een zuivere stof dus altijd herkennen aan de stofeigenschappen. In de natuur en in het dagelijkse leven komen zuivere stoffen echter erg weinig voor. Meestal zijn stoffen gemengd met andere stoffen. Als een stof niet zuiver is, maar met minstens één andere stof gemengd is, spreek je van een mengsel. De verschillende stoffen in een mengsel noem je componenten. Een mengsel kun je scheiden in de afzonderlijke zuivere stoffen door gebruik te maken van de verschillen tussen stofeigenschappen van de componenten. Een mengsel van keukenzout en zand is bijvoorbeeld van elkaar te scheiden door het mengsel in water op te lossen. Keukenzout (NaCl) heeft als stofeigenschap dat het in water oplost, zand niet. Wanneer het mengsel van zout, zand en water door een filter wordt gegoten, blijft het zand in het filter achter. Door vervolgens te destilleren of in te dampen wordt het zout uit het water gehaald. Op deze manier wordt het mengsel gescheiden en kunnen beide stoffen individueel van elkaar worden geanalyseerd.

21 Vraag 23 Hoe kun je snel vaststellen of een vaste stof zuiver is of een mengsel? Om de componenten van een mengsel te scheiden zijn allerlei methoden te gebruiken. Welke scheidingsmethode wordt gebruikt, is afhankelijk van de stofeigenschappen van de componenten in het te scheiden mengsel. 24. Vragen 24.1 Alcohol en water a. Met welke methode kun je een mengsel van alcohol en water scheiden? b. Op welke stofeigenschap berust deze methode? 24.2 Keukenzout, jood en krijt a. Met welke methode kun je een mengsel van keukenzout, jood en krijt van elkaar kunnen scheiden? Kijk naar de verschillen in stofeigenschappen, voor het oplossen van deze vraag. b. Op welke stofeigenschappen berusten deze scheidingsmethoden? 24.3 NaNO 3 en CaCO 3 a. Hoe kun je een mengsel van de zouten NaNO 3 en CaCO 3 en water van elkaar scheiden? b. Op welke stofeigenschap berust deze methode? 24.4 Groene kleurstof en water a. Met welke methode kun je een mengsel van een oplosbare groene kleurstof en water scheiden? b. Op welke stofeigenschap berust deze methode? 24.5 Olie en water a. Met welke methode kun je een mengsel van olie en water scheiden? b. Waar berust deze methode op? 4.2 Eigenschappen van moleculen Ieder moleculair zuivere stof is verschillend doordat de moleculen waaruit de stof bestaat, van elkaar verschillen. Moleculen kunnen opgebouwd worden uit 118 bouwstenen die we atomen noemen. Deze atomen zijn gerangschikt in het periodiek systeem der elementen en gesorteerd op hun massa. Het atoom waterstof (H) staat op de eerste plaats in het periodiek systeem en is daardoor het kleinste en het lichtste. Koolstof (C) staat op de 6 e plaats en is daardoor

22 zwaarder dan waterstof. Zuurstof (O) is weer wat zwaarder dan koolstof en staat op de 8 e plaats. Zuurstof, koolstof en waterstof kunnen samen bijvoorbeeld het molecuul ethanol (CH 3 -CH 2 -OH) maken, maar ook het molecuul methanol (CH 3 -OH). Omdat ethanol een extra CH 2 -groep heeft, is het zwaarder dan methanol. De vanderwaalsbindingen (dit is de aantrekkingskracht tussen moleculen) in stoffen met een lage molecuulmassa zijn minder sterk dan die in stoffen met een hoge molecuulmassa. Het kost daardoor minder energie om een methanolmolecuul te laten verdampen dan dat dat kost bij een ethanolmolecuul. Het kookpunt van (het lichtere) methanol is dus lager dan dat van (het zwaardere) ethanol. Het gewicht van een molecuul kan dus gebruikt worden om stoffen te scheiden. Deze eigenschap wordt voornamelijk gebruikt voor het identificeren van moleculen voor forensisch onderzoek. 25 Opdrachten 25.1 Periodiek systeem der elementen Zoek het periodiek systeem der elementen op in je binas. Bereken de molecuulmassa van ethanol en methanol Ethanol en methanol scheiden Zoek op hoe chemici in het laboratorium een mengsel van ethanol en methanol scheiden. Welk glaswerk gebruiken ze hiervoor? 4.3 Apolair/polair? Zuurstof (O 2 ) is zwaarder dan water (H 2 O). Hoe komt het dan dat zuurstof bij kamertemperatuur een gas is, terwijl water bij dezelfde temperatuur een vloeistof is? Dit heeft alles met waterstofbruggen te maken. Een waterstofbrug is een soort brug, een aantrekkende kracht, tussen een zuurstofatoom van het ene watermolecuul en het waterstofatoom van het andere watermolecuul, zie figuur 12. Hoe kunnen deze twee atomen elkaar aantrekken? In een watermolecuul (H-O-H, ook wel H 2 O) bevinden zich twee waterstofatomen die enigszins positief geladen zijn. Het zuurstofatoom in het midden is een beetje negatief geladen. In vloeibaar water hebben alle watermoleculen contact met elkaar. Het licht positief geladen waterstofatoom in het ene watermolecuul trekt het licht negatief geladen zuurstofatoom van het andere watermolecuul aan (H-0 H-O). In water

23 hebben alle watermoleculen op die manier interactie met elkaar. Figuur 12: een waterstofbrug Sommige stoffen lossen op in water, andere stoffen niet. Waardoor komt dit? Ethanol (CH 3 -CH 2 -OH) lost op in water, als je een biertje inschenkt zie je geen scheiding van ethanol en water ontstaan. Ether (CH 3 CH 2 -O-CH 2 CH 3 ) lost slecht in water op, terwijl het moleculair gezien lijkt op ethanol: dezelfde CH 3 -CH 2 - groep(en) en een O atoom. Hoe kan dit, waardoor is de ene stof slecht oplosbaar in water, terwijl de andere juist goed oplost? De oplosbaarheid in water heeft ook hier te maken met waterstofbruggen. Ethanol (CH 3 -CH 2 - OH) heeft namelijk een OH-groep, waardoor het een waterstofbrug kan vormen met een watermolecuul. Nu vraag je jezelf misschien af: in het ethermolecuul zitten ook waterstof- en zuurstofatomen, waarom kan dat molecuul dan nauwelijks waterstofbruggen vormen? Ether (CH 3 CH 2 -O-CH 2 CH 3 ) is slecht oplosbaar in water omdat zijn waterstofatomen verbonden zijn aan een koolstofatoom (de CH 2 en CH 3 groepen). De waterstofatomen in water zijn speciaal, omdat ze verbonden zijn aan een zuurstofatoom. Het zuurstofatoom zuigt namelijk erg hard aan het waterstofatoom. Door deze zuigende kracht wordt het elektron van het waterstofatoom een beetje naar het zuurstofatoom gezogen. Elektronen zijn negatief geladen. De zuigende kracht zorgt ervoor dat het zuurstofatoom een beetje meer negatieve lading krijgt en het waterstofatoom een beetje minder. Hierdoor wordt het zuurstofatoom meer negatief geladen en het wateratoom meer positief geladen. Positief en negatief trekken elkaar aan en er ontstaat een waterstofbrug. In het geval van het ethermolecuul zijn de waterstofatomen verbonden aan een koolstofatoom. Het koolstofatoom is geen goede zuiger, hij trekt de elektronen van het waterstofatoom niet sterk aan. Hierdoor is het waterstofatoom verbonden aan een koolstofatoom (H-C) minder positief geladen dan het waterstofatoom die verbonden is aan een sterk zuigend zuurstofatoom (H-O). Voor het vormen van waterstofbruggen heb je die licht positief geladen waterstofmoleculen wel nodig. Ether kan dus geen waterstofbruggen vormen, vandaar dat het slecht in water oplost.

24 4.4 Oplosbaarheid van zouten Wanneer je een beetje keukenzout (NaCl) in een glas water strooit en roert, zie je dat het zout na een tijdje is verdwenen. Het keukenzout is opgelost. Sommige zouten kunnen echter niet oplossen, zoals kalk (CaCO3). Hoe kan dit, wat zijn zouten precies? Zouten zijn combinaties van metaalionen en nietmetaalionen. Een eenvoudig voorbeeld is NaCl. Dit zout bestaat uit het metaalion Na+ en het niet-metaalion Cl-. Het chloordeeltje heeft daarbij een elektron opgenomen en het natriumdeeltje een elektron afgestaan. Een ingewikkelder zout is bijvoorbeeld Ca10(PO4)6(OH)2. Dit zout is onoplosbaar. Gelukkig maar want onze tanden en kiezen zijn ervan gemaakt. Dit zout bestaat uit metaalionen Ca2+ en niet-metaalionen PO43- en OH-. Zuren kunnen reageren met het OH- en kunnen hierdoor ons gebit aantasten. Deze zuren worden bijvoorbeeld gemaakt door bacteriën in je mond, die suiker omzetten in bepaalde zuren. Het drinken van zure dranken, zoals cola, tast het gebit ook aan. We kunnen ons gebit versterken met fluoriden. Die fluoriden gaan in de plaats van de OH--ionen zitten en zo worden tanden meer zuur bestendig: Ca10(PO4)6(F)2. Zouten kunnen alleen oplossen als de binding van de ionen met watermoleculen sterker is dan de binding tussen de ionen in het zout. Het binden van ionen aan watermoleculen noemen we hydratatie. Ionen zijn negatief of positief geladen en watermoleculen hebben een positieve en een negatieve kant. Opdracht 26 Maak een schematische tekening van hydratatie van keukenzout. Geef Na + weer als een positief geladen bolletje, Cl - als een negatief geladen bolletje en water als een bolletje zuurstof waaraan twee waterstofmoleculen (onder de juiste hoek) zijn verbonden. Hoe positioneer je de watermoleculen? Oplossen is geen chemische reactie, want de watermoleculen verzamelen zich slechts rondom de ionen, ze reageren er niet mee. Daarom staat in reactievergelijkingen voor oplossen geen water, wel kun je aan de toevoeging (aq) zien dat het om een oplossing gaat. Voorbeeld, keukenzout lost op in water:

25 NaCl(s) + Na (aq) + Cl (aq) Complexe ionen blijven intact dus: NaNO (s) Na (aq) +NO (aq) en NH Cl(s) NH (aq) + Cl (aq) Experiment 27: stoffenidentificatie Dit experiment ga je gebruiken om te oefenen in de aanpak van een natuurwetenschappelijk onderzoek. Bij deze aanpak zijn verschillende fases te onderscheiden. Zie kader met: fases van natuurwetenschappelijk onderzoek. Op het lichaam van Theo wordt een witachtig poeder gevonden. Het doel van dit experiment is de identificatie van dit witte poeder. De witte poeders, gemerkt als STOF01 tot STOF05, waren aangetroffen op de kleding van de verdachten. Een analist heeft jullie al een beetje geholpen en de stoffen 1 tot 5 geanalyseerd. De analist concludeerde dat: STOF01 is NaCl STOF02 is CaCO 3 (krijt) STOF03 is Na 2 CO 3 (soda) STOF04 is C 6 H 12 O 6 (poedersuiker) STOF05 is NH 4 Cl (salmiak) De analist kon echter de onbekende stof op het lichaam van Theo niet identificeren. Hij vraagt daarbij jullie hulp. Opdracht Vergelijk de vijf gevonden stoffen (STOF01 tot en met STOF05) met de onbekende stof, aangetroffen op het lichaam van Theo Thijssen. Plan van aanpak Gebruik de fases van natuurwetenschappelijk onderzoek. Bedenk hoe je de vijf stoffen van elkaar zou kunnen onderscheiden. Stel een plan van aanpak op. Welke proeven ga je uitvoeren, welke materialen heb je daarvoor nodig? Maak hiervoor een beslisschema, waarin je stap voor stap tot de juiste stof komt.

26 Fases van natuurwetenschappelijk onderzoek Deze leer je nu hier. Je hebt het later nog vaker nodig en dan kun je het vinden bij het onderdeel technisch ontwerpen in de NLT toolbox voor leerlingen. Iedere fase bestaat uit een aantal stappen. Hieronder staan alleen de stappen aangegeven die voor het stoffenonderzoek van belang zijn. Fase 1 Oriëntatie Tijdens de oriëntatiefase 1) kom je tot een beschrijving van het probleem of het vraagstuk 2) formuleer je een hoofdvraag en splits je deze zo nodig uit in deelvragen 3) formuleer je een hypothese (hier minder van toepassing) 4) bedenk je globaal met wat voor soort onderzoek je de onderzoeksvraag gaat beantwoorden. De verschillende stappen van de oriëntatiefase houd je bij in het verslag voor je dossier. Fase 2 Planning Tijdens de planningsfase 1) doe je een eerste verkenning van literatuur over je onderwerp, bestudeer je relevante theorie, beantwoord je gestelde voorbereidingsvragen en stel je eventueel op basis hiervan je hoofd- en deelvragen en/of je hypothese bij 2) maak je een werkplan voor de experimenten die je gaat uitvoeren 3) leg je de resultaten van oriëntatie en planning vast in een onderzoeksplan. Fase 3 Uitvoering Tijdens de uitvoeringsfase 1) voer je het onderzoek uit volgens planning 2) verwerk je je resultaten. Houd tijdens de uitvoeringsfase alle resultaten en ontwikkelingen bij in het verslag voor je dossier. Fase 4 Afronding Tijdens de afrondingsfase 1) beantwoord je de gestelde onderzoeksvraag (je trekt dus een conclusie) 2) evalueer je je onderzoek: hoe betrouwbaar zijn je uitkomsten. Verwerk dit alles in het verslag voor je dossier. 4.5 Het dossier 28. Opdrachten 28.1 Verdachten In het experiment heb je bepaald welke stof er op het lichaam van Theo is aangetroffen. Welke personen worden hiermee verdacht? Betekent dit dat deze personen ook de moord hebben gepleegd? Vul het schema (figuur 1) uit het politiedossier aan. Schrijf op welke personen er nu extra verdacht zijn en beargumenteer dit.

27 28.2 Indicatie van stoffen In het experiment heb je van de onbekende stof slechts enkele eigenschappen onderzocht. Je kunt dit onderzoek echter niet voordragen aan de rechter. Hij zal zeggen dat er meerdere stoffen te vinden zijn met dezelfde eigenschappen. Zoek uit welke methodes forensisch onderzoekers gebruiken voor het aantonen van verschillende stoffen, waarbij ze wel met 100% zekerheid een stof kunnen identificeren. Voeg aan je dossier drie methodes toe die gebruikt kunnen worden om mogelijkerwijs de onbekende stof te identificeren. Geef een korte omschrijving van iedere methode.

28 Handboek 5 Chromatografie 5.1 Gelijk of ongelijk? De cheque van euro is geschreven met een zwarte stift. Er zijn verschillende zwarte stiften bij de kampeerbewoners aangetroffen. Hoe kan worden onderzocht met welke stift de cheque is beschreven? We moeten onderzoeken of de tekst op de plattegrond geschreven is met de gevonden stift. Onderzoek naar de samenstelling van de inkt kan een oplossing geven. Maar hoe doe je dat? Hoe vergelijk je de inkt op een papier met de inkt die nog in een stift zit? In deze paragraaf ga je kijken hoe je dit kunt doen door gebruik te maken van stofeigenschappen. 5.2 De stift en de cheque Inkt is een mengsel van kleurstof(fen) en een oplosmiddel. Hoewel inkt geen oplossing hoeft te zijn, zal het hier wel zo genoemd worden. (Als inkt geen oplossing is, wat is het dan wel?) Als je met inkt schrijft, breng je de (inkt)oplossing op het papier en daarna zal het oplosmiddel verdampen. De kleurstof of kleurstoffen blijven achter en hechten aan het papier (adsorptie). Om te kunnen achterhalen of de inkt van de geschreven tekst op de cheque overeenkomt met de inkt uit de stift, zul je de beide inkten moeten vergelijken. Je zult moeten bepalen of de samenstelling van de inkten dezelfde is. Anders gezegd: je zult moeten onderzoeken of de beide inktmengsels uit dezelfde componenten bestaan. Je kunt de beide inktmengsels alleen maar goed vergelijken als deze mengsels zich in dezelfde vorm bevinden. Bijvoorbeeld allebei opgelost in water of allebei gehecht aan (speciaal) papier. De inkt op de cheque zul je van het papier moeten verwijderen. Dit kun je doen door de inkt van het papier te extraheren met een geschikt oplosmiddel. Door de inkt uit de stift op te lossen in hetzelfde oplosmiddel (eventueel na verdampen van het oplosmiddel in de stift) kun je beide mengsels vergelijken. De inkten hebben dan beide immers dezelfde vorm. Om de samenstelling van de inkten goed te kunnen vergelijken, zul je de mengsels moeten scheiden. Na de scheiding van de mengsels zul je de verschillende componenten van de beide mengsels moeten vergelijken. Dit kan door gebruik te maken van het verschil in stofeigenschappen van de componenten. Een

29 in de scheikunde veel gebruikte methode om mengsels te scheiden is chromatografie. Na het scheiden van de stoffen kan de samenstelling van de mengsels bepaald of vergeleken worden. 5.3 Chromatografie Chromatografie is een scheidingsmethode die gebruik maakt van meerdere stofeigenschappen. Er wordt dus bijvoorbeeld niet gescheiden op alleen het verschil in kookpunt. Bij chromatografie vindt scheiding plaats door deze eigenschap te combineren met een andere. Om andere combinaties van eigenschappen te gebruiken, zijn er verschillende uitvoeringsvormen van chromatografie. Twee voorbeelden van verschillende vormen van chromatografie zijn: gaschromatografie papierchromatografie. Hoewel het, praktisch gezien, zeer verschillende technieken zijn, hebben ze een aantal aspecten gemeen. Bij chromatografie is er altijd sprake van een zogenaamde mobiele fase en een stationaire fase. De naam zegt het al: de mobiele fase beweegt en de stationaire fase beweegt niet. Bij papierchromatografie is de stationaire fase (speciaal) papier. Het te scheiden mengsel wordt op het papier gebracht zoals weergegeven in figuur 13. beginsituatie eindsituatie beweging vloeistoffront gescheiden stoffen Figuur 13: vorming van concentrische cirkels in een chromatogram. In het midden van cirkelvormig chromatografiepapier zet je bijvoorbeeld een stip met een stift. De stoffen in de inkt zullen hechten aan het papier (adsorptie). Het aanhechtingsvermogen van de verschillende componenten zal echter verschillen. Dat wil zeggen dat de éne component beter aan het papier plakt dan de

30 andere. Vervolgens druppel je langzaam een vloeistof op de stip. De vloeistof zal het papier intrekken en vanuit het midden van de cirkel naar buiten bewegen. Omdat deze vloeistof zich door het papier verplaatst en vanuit het midden naar buiten loopt, wordt deze ook wel de loopvloeistof genoemd. De loopvloeistof is zo gekozen dat (een deel van) de kleurstoffen (componenten) van de inkt hierin oplost en er door meegenomen wordt. De kleurstoffen bewegen dus mee van het midden van de cirkel naar buiten. Niet alle kleurstoffen zullen echter even goed oplossen in de loopvloeistof. Naarmate een kleurstof beter oplost, zal de loopvloeistof deze stof makkelijker meenemen. Deze kleurstof is dan verder naar buiten te zien. Het verschil in oplosbaarheid is echter niet de enige eigenschap waardoor scheiding plaats vindt. Er is ook nog het verschil in de mate van aanhechtingsvermogen van de componenten aan het papier. Hoe beter een component adsorbeert aan het papier, hoe moeilijker deze component meegenomen kan worden door de loopvloeistof. Het eindresultaat is een scheiding van de verschillende componenten in de inkt. Vraag 29 a. Wat zijn bij papierchromatografie de stationaire en de mobiele fase? b. Wat kun je zeggen over de stofeigenschappen van de component in de buitenste ring van het chromatogram in figuur 13? c. Wat kun je zeggen over de stofeigenschappen van de component(en) in de binnenste ring van het chromatogram in figuur 13? Praktisch gezien is het handiger om papierchromatografie iets anders uit te voeren. In plaats van een cirkelvormig stuk papier gebruik je een rechthoekig stuk papier. (zie figuur 14).

31 Figuur 14: voorbeeld van een chromatogram Op de zogenaamde basislijn (een zelf getrokken, dunne potloodstreep) zet je een stip met de stift. Vervolgens zet je het papier rechtop in een bekerglas met daarin een laagje loopvloeistof. Hierbij is het van belang dat het papier in de loopvloeistof staat en dat de stip boven de vloeistof zit. Het papier zal nu de loopvloeistof opzuigen. Net als bij het cirkelvormige chromatogram zal de loopvloeistof de componenten van de inkt van de stip meenemen afhankelijk van hun oplosbaarheid en aanhechtingsvermogen. Zodra de mate van scheiding voldoende is (of in ieder geval voordat de loopvloeistof helemaal boven in het papier is), haal je het papier uit de loopvloeistof. Met een potloodstreepje geef je aan tot hoe ver het vloeistoffront (de vloeistof) is gekomen. Het resultaat is nu niet een chromatogram met concentrische cirkels maar met los van elkaar staande stippen. Door op deze manier van zowel de inkt op de cheque als van de inkt uit de gevonden stiften een chromatogram te maken, kun je beide mengsels vergelijken. Afhankelijk van het resultaat kun je een uitspraak doen over de vraag of de tekst op de cheque geschreven is (of kan zijn) met een van de gevonden stiften. Als namelijk de tekst op de cheque geschreven is met een van de gevonden stiften, dan zouden de beide chromatogrammen hetzelfde moeten zijn. Bij het vergelijken van twee verschillende chromatogrammen kan er een probleem optreden. Om

32 allerlei redenen kan het gebeuren dat de afstand die de loopvloeistof heeft afgelegd (de afstand tussen basislijn en vloeistoffront in figuur 14) bij twee verschillende chromatogrammen erg veel verschilt. In het ene geval kan deze 10,4 cm zijn terwijl in het andere chromatogram een afstand van 6,7 cm wordt gemeten. Het kan dan erg lastig worden om de beide chromatogrammen zo met het blote oog te vergelijken. Om twee verschillende chromatogrammen toch nog enigszins te kunnen vergelijken, kun je kijken naar de relatieve verplaatsing van elke component ten opzichte van de verplaatsing van het vloeistoffront. Deze relatieve verplaatsing wordt ook wel rate of flow genoemd met als symbool R f. Vraag 30 a. Hoe kun je voor elke component uitrekenen wat de R f -waarde is? b. Wat kun je zeggen over het bereik van de R f -waarde? c. Bereken de R f -waarden van de bovenste drie componenten in het chromatogram van figuur 14. Het kunnen berekenen van een R f -waarde geeft een gevoel van nauwkeurigheid die er helaas niet is. Hoewel het beter is om chromatogrammen te vergelijken op basis van deze R f -waarden dan te vergelijken met het blote oog, is deze methode niet zo nauwkeurig als men graag zou willen. Door allerlei praktische omstandigheden (denk aan temperatuur, luchtvochtigheid, tocht, papiersoort, et cetera) kan de R f -waarde variëren. Je zult dan ook niet snel een tabel met R f -waarden tegenkomen in het Binas. Er zijn echter wel manieren om een chromatogram zo te maken dat je twee mengsels goed met elkaar kunt vergelijken. Experiment 31: papierchromatografie. In dit experiment ga je uitzoeken of de samenstelling van de inkt van de geschreven tekst op de cheque, overeen komt met een van de stiften die bij de verdachten zijn aangetroffen. Benodigdheden twee bekerglazen loopvloeistof potlood liniaal strook chromatografiepapier, 12 cm breed de cheque waarop het bedrag euro staat geschreven vijf verschillende zwarte stiften, gemerkt van STIFT01 tot STIFT05.

33 Uitvoering Doe een laagje (± 0,5 cm) van de loopvloeistof in elk van de bekerglazen. Knip twee stroken van het chromatografiepapier af, die in het bekerglas passen. Zet met potlood en liniaal voorzichtig een dun streepje (± 1 cm hoog) op het papier. Los de inkt waarmee op de cheque is geschreven weer op, door een druppeltje loopvloeistof op de inkt (gehecht aan de cheque) aan te brengen. Prik een beetje zodat de inkt heroplost en van het papier op te zuigen is. Breng een druppeltje van het inktextract aan op het papier, midden op de basislijn. Probeer de druppel op het papier zo klein mogelijk te houden. Zet op het andere papier een stip met de verschillende stiften naast elkaar op de potloodstreep, op een afstand van ongeveer 2 cm van elkaar. Zet het ene papier in het ene bekerglas en het andere papier in het andere bekerglas. Wacht enige tijd totdat de vloeistoffronten hoog genoeg zijn. Of totdat de scheiding voldoende is en haal dan de chromatogrammen uit de bekerglazen. Laat ze drogen. Maak een tabel waarin van elke vlek de kleur en de Rf-waarde vermeld staat. Doe dit voor beide chromatogrammen. Resultaat Bepaal aan de hand van de gegevens in je tabel welke inkt(en) van de 5 verschillende stiften dezelfde samenstelling heeft/hebben als de inkt op de cheque. 5.4 Dossier 32. Opdrachten 32.1 Chromatogram a. Verwerk de gegevens en chromatogrammen van experiment 31 in je forensisch onderzoeksdossier. b. Bedenk een manier waarop je een chromatogram kunt maken waarbij je de samenstelling van de beide inkten (nog) beter kunt vergelijken. Leg uit waarom je denkt dat de door jouw bedachte manier beter en/of betrouwbaarder is en maak het chromatogram Dossier Probeer in je dossier ook de volgende vragen te beantwoorden: