Cómo resolver crímenes usando la química Teach article

Traducido por Kethrin Lases-Johnson. Uso de una técnica común en el campo de la química forense para revelar huellas dactilares en el laboratorio.

La revelación de una huella
dactilar

domintsky/Shutterstock.com
 

La detección de huellas dactilares ha sido un aspecto clave en la criminología por más de 100 años. Es una herramienta forense importante por dos razones: primero, las huellas dactilares son únicas (hasta los gemelos idénticos presentan patrones diferentes), y segundo, porque no cambian con el paso del tiempo: si tú te quemas o te cortas la yema del dedo, el patrón volverá a tomar la forma que tenía antes. En una escena del crimen, las huellas dactilares ‘patentes’ son fáciles de descubrir. Estas son, por ejemplo, las huellas visibles que dejan unos dedos cubiertos de sangre. Sin embargo, las huellas dactilares ‘latentes’ presentan más retos. Estas son huellas invisibles hechas por el sudor o los aceites naturales de nuestra piel.

Con el paso del tiempo, los investigadores forenses han desarrollado métodos para visualizar huellas dactilares latentes. La técnica más antigua es la del método del polvo, donde la huella se cubre ligeramente con un polvo seco, utilizando una brocha fina. El polvo se adhiere a la humedad y al aceite de la huella dactilar y la vuelve visible. Actualmente, existen cientos de polvos con composiciones diferentes de acuerdo con el tipo de superficie donde se usan. Por lo general, los polvos contienen pigmentos para generar contraste y enlazantes para ayudarles a adherirse a la huella dactilar. El método del polvo todavía se utiliza hoy en día porque funciona en casi cualquier superficie no absorbente, tal como el vidrio.

Otra técnica de visualización común es la de vapores de cianoacrilato. Este método lo utiliza la policía, pero no en el sitio del crimen, sino en el laboratorio. Los cianoacrilatos son moléculas que se encuentran en la supercola, por lo que la técnica también se denomina método de la supercola. Como en el caso del método del polvo, los vapores de cianoacrilato sirven para detectar huellas dactilares en superficies no absorbentes. Los vapores se liberan dentro de una cámara de revelado. El cianoacrilato forma un vapor que se adhiere a la huella mediante reacciones de polimerización y crean una huella visible blanca.

Después del revelado con cianoacrilato, se pueden aplicar a la huella polvos o tinturas para mejorar el contraste y hacerla más visible. Lo más frecuente es que las huellas se tiñan con una solución de cristal violeta, lo que las vuelve de color morado.

La actividad presentada en este artículo permitirá a los alumnos detectar sus propias huellas dactilares por medio del método de la supercola. Una vez que consigan hacer sus huellas visibles, los alumnos agregarán una tintura fluorescente a las huellas para crear un contraste. Este procedimiento les permitirá experimentar con una alternativa segura para teñir huellas dactilares, ya que el cristal violeta no se puede usar en el aula debido a sus efectos tóxicos y carcinógenos. Recomendamos que los alumnos trabajen en grupos pequeños de tres. Cada parte de la actividad tarda aproximadamente 30 minutos.

Parte 1: Como visualizar huellas dactilares latentes

En este procedimiento, los alumnos detectarán huellas dactilares por medio del método de la supercola para aprender más acerca de las reacciones de polimerización. El método de la supercola consiste en evaporar la supercola dentro de una cámara cerrada. Nosotros utilizamos una caja de mentas Tic Tac® a manera de cámara y reemplazamos la tapa con otra hecha de plástico reforzado para asegurarnos de que el vapor no pudiera fugarse. Otra alternativa es usar una caja de Tic Tac® con una placa Petri como tapa w1, o en lugar de la caja, usar un vaso de vidrio con la placa Petri como tapa. Nótese que este equipo no debe usarse para ningún otro propósito una vez terminado el experimento, por lo que es necesario desecharlo.

Nota de Seguridad

Usa bata de laboratorio, guantes y gafas de seguridad. Ten cuidado al manipular la supercola porque puede unir la piel (como dedos y párpados) en tan solo unos cuantos segundos. El vapor de cianoacrilato irrita las vías respiratorias, por lo que esta actividad se debe llevar a cabo en un lugar bien ventilado. Si el laboratorio de tu escuela tiene acceso a una campana extractora de vapores, se recomienda que del paso 6 en adelante se lleve a cabo dentro de la campana extractora.

Materiales

  • Una caja grande de Tic Tac® (8 cm x 4 cm x 1.5 cm)
  • Una tapa de plástico reforzada w1 
  • Placa calefactora
  • Pinzas
  • Tijeras
  • Rollo de papel absorbente de cocina
  • Borreguillo de celulosa ( por ejemplo, revestimientos desechables para pañales)
  • Papel aluminio
  • Etanol
  • Supercola (la cola en forma líquida es la que mejor sirve)

Procedimiento

Figure 1: Experimental setup for the superglue method
Figura 1: Montaje
experimental del método de
la supercola

Rachel Fischer
  1. Con las tijeras, corta un pedazo de borreguillo que mida aproximadamente 10 cm x 15 cm y colócalo dentro de la caja de Tic Tac®.
  2. Corta un pedazo de papel aluminio que mida aproximadamente 4 cm x 4 cm. Agrega un poco de etanol a un pedazo de papel de cocina y con este frota la superficie del papel aluminio para limpiarlo.
  3. Elije a una persona del equipo para que deje su huella dactilar en el papel aluminio. La persona debe frotar su dedo primero en su frente o en su nariz para recolectar aceite y sudor, después con cuidado tocar con la yema del dedo el pedazo de papel aluminio por dos segundos.
  4. Con las pinzas, coloca el papel aluminio dentro de la caja.
  5. Agrega diez gotas de supercola al borreguillo. El borreguillo aumenta el área de superficie para la evaporación y evita que la supercola toque el fondo de la caja y se endurezca.
  6. Cierra la tapa de la caja y colócala sobre la placa calefactora.
  7. Calienta la placa calefactora a 75°C. Si la temperatura sube por arriba de 100°C la caja se derretirá, por lo que asegúrate de que la temperatura permanezca cerca de los 75°C (ver figura 1). Nota: si se usa un recipiente de vidrio en lugar de la caja de Tic Tac® se eliminaría este riesgo.
  8. Tan pronto cuando la huella dactilar se vuelva visible, quita la caja de encima de la placa calefactora. Espera diez segundos, y después saca el papel aluminio con las pinzas. Para evitar que se fugue la supercola, solo abre la tapa brevemente.
  9. Si la huella dactilar no se ha revelado completamente aun, aplica otras diez gotas de supercola al borreguillo y repite el procedimiento.
  10. Repite el procedimiento para cada uno de los alumnos de tu equipo, y comparen sus huellas dactilares. Nota: después de cinco repeticiones, será necesario reemplazar el borreguillo.
  11. Una vez que hayas completado el procedimiento para cado uno de los miembros del equipo, coloca la caja debajo de la campana extractora con la tapa abierta. Después de unos minutos, la caja se puede desechar en la basura doméstica.

Discusión

Discute algunas de las siguientes preguntas con tu clase:

  • ¿Qué fue lo que observaste cuando encendiste la placa calefactora?
  • ¿Cómo se veía la huella dactilar después del experimento?
  • ¿Por qué la huella dactilar ser vuelve blanca, mientras que el resto del papel aluminio no cambia?
  • ¿Qué tipo de reacción ocurre cuando la supercola se adhiere a la huella dactilar?
  • ¿Cuáles son los reactivos y productos en esta reacción química?
  • ¿Por qué la supercola puede pegar tus manos y tus párpados en pocos segundos?

Explicación

Unos minutos después de que se enciende la placa calefactora, la supercola en estado gaseoso se desprende del borreguillo. Este vapor de supercola se adhiere a la huella dactilar y deja un rastro blanco (ver figura 2). Esta reacción ocurre porque los ésteres en el cianoacrilato que se encuentran en la supercola se polimerizan al entrar en contacto con las moléculas de la huella (por ejemplo, agua, ácidos grasos, aminoácidos). En este proceso, un éster de cianoacrilato (el más común es un monómero de etil cianoacrilato) se convierte en una cadena molecular (en un polímero de etil cianoacrilato; ver figura 3). El polímero de etil cianoacrilato es sólido y blanco a temperatura ambiente, y se produce en el área donde depositaste tu huella dactilar. Este método solo funciona sobre objetos secos. Si el pedazo entero de papel aluminio estuviera mojado, el agua haría que la polimerización se diera lugar sobre toda la superficie del papel aluminio.

 

Figure 2: Fingerprints on aluminium foil visualised with superglue
Figura 2: Huellas dactilares sobre el papel aluminio visualizadas con supercola
Rachel Fischer

 

Figure 3: Polymerisation reaction of the ethyl cyanoacrylate monomer with water
Figura 3: Reacción de polimerización del monómero de etil cianoacrilato con agua
 Rachel Fischer
Start reaction: Empieza reacción;
Chain growth reaction: Reacción de crecimiento de la cadena

Parte 2: Cómo hacer para que las huellas dactilares se vuelvan fluorescentes

En esta parte del experimento los alumnos teñirán las huellas dactilares obtenidas en la parte 1 utilizando una tintura hecha a mano. Para crear esta tintura, los alumnos disolverán la tinta de rotuladores fluorescentes en etanol. Los alumnos estudiarán el espectro electromagnético y fluorescencia, así como también moléculas polares y no polares.
 

Nota de seguridad

Usa bata de laboratorio, guantes y gafas de seguridad. Lo ideal serían gafas con protección UV. No mires directamente hacia la lámpara de rayos UV y tampoco dirijas la luz de la lámpara hacia los ojos de otra persona.

Materiales

  • Lámpara de rayos UV (λ = 395 nanómetros)
  • Pinzas
  • Tres placas Petri
  • Tres pedazos de papel filtro
  • Rotuladores fluorescentes de color amarillo, anaranjado y rosa, marca Stabilo Boss®
  • Papel aluminio con las huellas dactilares obtenidas en la parte 1
  • Etanol
  • Caja de cartón
  • Secadora de pelo (opcional)

Procedimiento

  1. Toma un pedazo de papel filtro y colorea la superficie con el rotulador amarillo. Repite este proceso con los otros dos pedazos de papel filtro y los otros dos rotuladores (ver figura 4).
  2. Coloca cada pedazo de papel dentro de las placas Petri por separado. Añade el etanol a cada una de las placas hasta que el papel quede totalmente sumergido (ver figura 5).
  3. Después de diez minutos, saca los papeles filtro de las placas Petri con las pinzas y deséchalos en la basura doméstica.
  4. Escoge tres de las huellas dactilares en papel aluminio obtenidas en la parte 1, y colócalas en cada una de las soluciones contenidas en las placas Petri (ver figura 6).
  5. Espera cinco minutos y después saca el papel aluminio de las soluciones con las pinzas. Deja que el papel aluminio se seque (el etanol se evaporará) o acelera el proceso con una secadora de pelo.
  6. Observa las huellas dactilares teñidas dentro de una caja de cartón oscura o en un cuarto oscuro bajo luz UV (ver figura 7)
Figure 4: Filter papers coloured with highlighter pens
Figura 4: Papeles filtro coloreados con rotuladores fluorescentes
Rachel Fischer
 
Figure 5: Highlighted filter papers covered with ethanol
Figura 5: Papeles filtro coloreados sumergidos en etanol
Rachel Fischer
 
Figure 6: Superglue fingerprints on aluminium foil in highlighter solutions
Figura 6: Huellas dactilares obtenidas con supercola en papel aluminio, sumergidas en soluciones de tinta fluorescente
Rachel Fischer
Figure 7: Fluorescent superglue fingerprints under UV light
Figura 7: Huellas dactilares obtenidas con supercola fluorescentes bajo luz UV
Rachel Fischer

Discusión

Discute con tu clase algunas de las siguientes preguntas:

  • ¿Qué pasa cuando añades etanol sobre el papel filtro coloreado?
  • Para que este experimento funcione, la tintura debe contener compuestos polares y no polares. ¿Por qué?
  • ¿Cómo se ve la huella dactilar bajo la luz UV?
  • ¿Por qué la huella dactilar es fluorescente bajo la luz UV?

Explicación

Cuando el papel filtro coloreado con rotulador fluorescente entra en contacto con el etanol, la tinta fluorescente del rotulador se difunde fuera del papel para mezclarse con la solución. Para disolverse en etanol (una molécula polar), la tinta debe contener algunos compuestos polares. Para teñir la huella dactilar obtenida con supercola (que contiene polímeros de etil cianoacrilato no polares), la tintura necesita contener también compuestos no polares. Un rotulador fluorescente de la marca Herlitz®, por ejemplo, no teñiría las huellas porque su tintura (piranina) es polar (Ducci & Oetken, 2018).

Una vez que el etanol se evapora del papel aluminio y que la huella dactilar ha sido teñida con la tintura, la huella emitirá fluorescencia cuando se irradie con luz UV. Esto se debe a que la tintura contiene moléculas fluorescentes que absorben la luz de una cierta longitud de onda (como la de la luz UV) y la reemite a una longitud de onda más larga, como la del amarillo, anaranjado o rosa en el espectro visible. Esto no es muy notable a la luz del día, sino que es más obvio bajo la luz UV.

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References

  • Ducci M, Oetken M (2018) Fluoreszierende Farbenspiele. Spektrum der Wissenschaft 3: 56-59.

Web References

  • w1 – Si deseas comprar tapas de plástico reforzado para las cajas de Tic Tac®, puedes ponerte en contacto con Bernd Mößner (info@experimente-zur-energiewende.de) para obtener más información y hacer un pedido.

Resources

Author(s)

Rachel Fischer es una estudiante de doctorado del equipo del Profesor Marco Oetken en la Universidad de Educación de Freiburg, Alemania. Su investigación se enfoca en la visualización de huellas dactilares latentes en la enseñanza escolar.

Marco Oetken es un profesor de química y didáctica en la Universidad de Educación de Freiburg, Alemania. Su investigación se enfoca en el desarrollo de experimentos modelo para sistemas de almacenamiento de energía.


Review

El artículo describe un método sencillo que utiliza equipo fácilmente de obtener para ilustrar un método contemporáneo de visualización de huellas dactilares latentes. Al ser más apta para químicos(as) de entre 16-19 años, esta técnica permite a los alumnos considerar una perspectiva alternativa de la polimerización como herramienta valiosa en la detección forense, en lugar de enfocarse en su papel en la manufactura de materiales.

Puse este método a prueba con dos grupos de estudiantes (de entre 16-17 años) quienes comentaron cuánto disfrutaron que el método utilizara equipo común y de la vida diaria para ilustrar una técnica científica interesante. El método es de fácil seguimiento, da buenos resultados y es reproducible.

Esta actividad será incorporada en mi enseñanza de la química de forma definitiva, pues es una práctica novedosa, me permitirá presentar a mis alumnos con el reto de considerar un mecanismo aniónico para polimerización, y alentará discusiones sobre carreras científicas en el campo forense y la criminología.


Caryn Harward, jefa de química, St Mary’s Calne, Reino Unido




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