Виталий Митричев - Основы криминалистического исследования материалов, веществ и изделий из них

Среди количественных химико-аналитических методов наибольшее значение в практике КИВМИ имеет титриметрический анализ, объединяющий группу методов, основанных на процессе титрования, т.е. изменения количества раствора реагента определенной концентрации, необходимого для взаимодействия с раствором определяемого компонента. Титрование заканчивают в момент изменения окраски индикатора, в присутствии которого ведется титрование, либо в момент резкого изменения какого-либо физического свойства системы (электропроводности, оптической плотности и др.).

Метод обладает рядом преимуществ: быстрота, простота используемого оборудования, возможность автоматизации при проведении серийных экспериментов, универсальность, поэтому применяется при исследовании самого широкого круга веществ и материалов.

Электрохимические методы анализа основаны на изменении характеристик электрического тока, связанных с протеканием химических или электрохимических реакций. К ним относятся такие методы, как:

• вольтамперометрия — совокупность электрохимических методов анализа (в том числе полярография), основанных на изучении зависимости силы тока от потенциала погруженного в анализируемый раствор индикаторного микроэлектрода, на котором исследуется электрически активное вещество;

• кулонометрия — метод, основанный на измерении количества электричества, затраченного на проведение электрохимической реакции в течение определенного времени. Масса электрохимически окисленного или восстановленного вещества находится в прямой пропорциональной зависимости от затраченного на это количества электричества;

• кондуктометрия — совокупность электрохимических методов, основанных на измерении электропроводности жидких электролитов (растворов или расплавов), которая пропорциональна их концентрации;

• потенциометрия позволяет измерять электродвижущую силу в растворе, содержащем какой-либо ион. Практическим приложением метода можно считать измерение концентрации ионов водорода (рН-метрия), используемое, например, при исследовании травящих веществ, почв, спиртсодержащих жидкостей.

Электрохимические методы могут использоваться при исследовании самых различных объектов КИВМИ, таких, например, как продукты выстрела, вещества почвенного происхождения, следовые количества металлов и сплавов, однако в практике криминалистического исследования веществ, материалов и изделий они применяются достаточно редко ввиду того, что ранее описанные физико-химические методы анализа более удобны и экспрессны.

В криминалистическом исследовании веществ, материалов и изделий фракционный состав нередко определяется применением не одного, а целой совокупности методов. Так, например, при исследовании вещества почвенного происхождения его фракционный состав определяется методами геолого-минералогического, петрографического, ботанического (включая споро-пыльцевой) анализов и ряда других. Геолого-минералогический анализ проводится с помощью поляризационных микроскопов и химических проб, что позволяет определить наличие в почве конкретных минералов. Далее, после проведения соответствующей химической обработки вещества микроскопически определяют содержание в почве спор и пыльцы определенных растений. Используя разницу в плотности образующих почву веществ, соответствующие фракции могут быть выделены путем помещения почвы в систему несмешивающихся жидкостей с разным удельным весом.

Представляется целесообразным одновременно рассмотреть методы проведения фазового анализа веществ и изучения их структуры, поскольку фазовый состав и структура связаны между собой и некоторые методы их исследования совпадают. В КИВМИ структура и фазовый состав преимущественно изучаются в металлографии и рентгенографии.

Рис. 29.Система методов исследования фазового состава веществ и материалов

Методы исследования фазового состава веществ и материалов предназначены для установления качественного и количественного содержания фаз, имеющих одинаковый и различный химический состав (рис. 29).

Металлографический анализ

Раздел материаловедения, изучающий изменения макро- и микроструктуры металлов и сплавов в связи с изменением их химического состава и условий обработки называется металлографией. Описание металлографического анализа было приведено выше (в разделе 3.1. «Методы и технические средства криминалистического морфоанализа веществ и материалов»).

Изучение металлографических шлифов позволяет определить структуру металла, наблюдать в поле зрения микроскопа различные фазы, которые могут окрашиваться в различные цвета. Это позволяет выяснить такие важные обстоятельства, как особенности технологии обработки изделия (ковка, термическая обработка и т.д.), температуру разогрева образца и момент происшествия, например, при пожаре и т.д. Так, например, металлографическим анализом можно установить, в какой атмосфере, бедной или богатой кислородом, произошло расплавление проводов в момент короткого замыкания. В свою очередь, установление этого обстоятельства имеет значение для решения вопроса о том, явилось ли короткое замыкание причиной пожара или возникло в его результате.

Металлографический анализ позволяет оценить количественное содержание включений в шлифе и весьма нагляден. Однако данный метод исследования является разрушающим и по точности уступает рентгенофазовому анализу.

Рентгеноструктурный фазовый анализ

Ренгенофазовый анализ — метод определения фазового состава твердых кристаллических и некоторых аморфных веществ. Каждое кристаллическое вещество имеет строго индивидуальную геометрию кристаллической решетки, которая характеризуется набором межплоскостных расстояний. При прохождении рентгеновских лучей через кристалл возникает дифракционный эффект. Дифракционная картина осуществляется либо в фотографическим способом в специальных камерах на рентгеновскую пленку, либо с использованием рентгеновских дифрактометров с помощью электронных регистрирующих систем.

Для решения вопроса о фазе, присутствующей в пробе, нет необходимости определять ее кристаллическую структуру. Достаточно рассчитать дифрактограмму (рентгенограмму) и сравнить полученный ряд межплоскостных расстояний и относительных интенсивностей линий с приведенными в картотеках рентгенометрических данных, наиболее полная из которых — постоянно обновляемый американский определитель фаз — картотека Joint Committee on Powder Diffraction Standards (JCPDS).