شیمی قانونی

نقش در تحقیقات

تجزیه و تحلیل شیمیدانان قانونی می‌تواند منجر به تحقیق شود و آنها می‌توانند سوء ظن خود را تأیید یا رد کنند. شناسایی مواد مختلف موجود در صحنه می‌تواند به محققان اطلاعاتی را که در جستجوی آنها می‌خواهند، بگوید. در طول تحقیقات آتش‌نشانی، شیمیدانان قانونی می‌توانند تعیین کنند که آیا یک شتاب‌دهنده از قبیل بنزین یا نفت سفید استفاده می‌شود؛ اگر چنین است، این نشان می‌دهد که آتش عمداً تنظیم شده‌است. شیمیدانان قانونی همچنین می‌توانند فهرست مشکوک را به افرادی که دسترسی به مواد مورد استفاده در یک جرم را دارند، محدود کنند. به عنوان مثال، در تحقیقات انفجاری، شناسایی RDX یا C-4 نشان دهنده یک اتصال نظامی است؛ زیرا این مواد مواد منفجره نظامی هستند. از سوی دیگر، شناسایی TNT لیست مشکوک گسترده‌تر را ایجاد می‌کند، چرا که توسط شرکت‌های تخریب و همچنین در ارتش استفاده می‌شود. در طی بررسی‌های مسمومیت، تشخیص سموم خاص می‌تواند به درک کارآگاهان کمک کند که هنگام مصاحبه با مظنونین بالقوه جه باید بکنند. به عنوان مثال، تحقیقی که شامل کهرایسین است، به محققان اجازه می‌دهد که پیش سازهای رایسین، دانه‌های گیاه کاستور را جستجو کنند.
شیمیدانان قانونی نیز به تأیید یا رد سوء ظن تحقیق در موارد مصرف مواد مخدر یا الکل کمک می‌کنند. ابزارهایی که توسط شیمیدانان قانونی استفاده می‌شود می‌توانند مقادیر دقیق را تشخیص دهند و اندازه‌گیری دقیق در جنایت‌هایی نظیر رانندگی تحت تأثیر قرار می‌گیرد زیرا محدوده‌های محتوی الکل خاصی وجود دارد که در آن مجازات‌ها شروع یا افزایش می‌یابند. در مشکوک مصرف بیش از حد از موارد، مقدار از مواد مخدر در سیستم فرد می‌تواند تأیید یا رد کردن مصرف بیش از حد به عنوان علت مرگ است.

تاریخ اولیه

در طول تاریخ، انواع مختلفی سموم برای کشتار مورد استفاده قرار گرفته‌اند، از جمله آنها آرسنیک، شابیزَک (بلادونا) ، شوکران زهرآلود، استریکنین و کورار می‌باشد. تا اوایل قرن نوزدهم، هیچ روش دقیقی برای تعیین اینکه آیا یک ماده شیمیایی خاص وجود نداشت و مسمومیت‌ها به ندرت به خاطر جنایات آنها مجازات شد. در سال ۱۸۳۶، یکی از اولین کمک‌های عمده به شیمی جرم‌شناسی توسط جیمز مارش شیمیدان انگلیسی معرفی شد. او آزمایش مارش را برای تشخیص آرسنیک ایجاد کرد که بعداً در یک محاکمه قتل موفقیت‌آمیز بود. در این زمان نیز سم‌شناسی قانونی به عنوان یک میدان مشخص شناخته شد. متیو اورفیلا، پدر سم‌شناسی، در اوایل قرن نوزدهم، باعث پیشرفت‌های بزرگی در این زمینه شد. یکی از پیشگامان توسعه میکروسکوپهای قانونی، اورفیلا در پیشرفت این روش برای تشخیص خون و اسپرم کمک کرده‌است. اورقیلا همچنین اولین شیمیدان به موفقیت طبقه‌بندی مواد شیمیایی مختلف به مقوله‌های مانند بود مواد خورنده، مواد مخدر، و رطوبت.
پیشرفت بعدی در تشخیص سموم در سال ۱۸۵۰ اتفاق افتاد زمانی که یک روش معتبر برای شناسایی آلکالوئیدهای گیاهی در بافت‌های بدن توسط جین استاس شیمیدان ایجاد شد. روش استاس به سرعت به تصویب رسید و با موفقیت در دادگاه مورد استفاده قرار گرفت تا محکومیت شمعداد هیپولیت ویارتر د بوکرمی را به قتل برادرش در معرض مسمومیت نیکوتین قرار دهد. استاس توانست آلکالوئید را از اندام قربانی جدا کند. پروتکل استاس پس از آن برای ترکیب آزمون‌های کافئین، کینین، مورفین، استریخن، آتروپین و تریاک تغییر داده شد.
طیف وسیعی از ابزار دقیق برای تجزیه و تحلیل شیمیایی قانونی همچنین در این دوره شروع به توسعه کرد. اوایل قرن نوزدهم، اختراع اسپکتروسکوپ توسط جوزف فون فرن هوفر صورت گرفت. در سال ۱۸۵۹، شیمیدان رابرت بونسن و فیزیکدان گاستاو کیرچوف در اختراع فراونوفر گسترش یافتند. آزمایش‌های آنها با طیف‌سنجی نشان داد که مواد خاصی در طیفی خاص از نور در معرض طیف منحصر به فرد قرار می‌گیرند. با استفاده از طیف‌سنجی، دو دانشمند قادر بودند مواد را براساس طیف آنها شناسایی کنند و روش شناسایی مواد ناشناخته را فراهم کنند. در سال ۱۹۰۶، میشیل تسوت، متخصص گیاه‌شناسی، اختراع کروماتوگرافی کاغذی، یک پیشگام اولیه برای کروماتوگرافی نازک لایه، و آن را برای جداسازی و بررسی پروتئین‌های گیاهی که کلروفیل را تشکیل می‌دهند، مورد استفاده قرار داد. توانایی جداسازی مخلوط‌ها در اجزای فردی خود، باعث می‌شود تا متخصصان پزشکی قانونی قطعاتی از مواد ناشناخته علیه یک پایگاه داده از محصولات شناخته شده را بررسی کنند. با تطبیق عوامل حفظ شده برای اجزای جدا شده با مقادیر شناخته شده، مواد را می‌توان شناسایی کرد.

نوسازی

شیمیدانان قانونی مدرن متکی به ابزارهای متعددی برای شناسایی مواد ناشناخته در صحنه جرم هستند. قرن بیستم شاهد پیشرفت‌های زیادی در فناوری بودیم که به شیمیدانان اجازه می‌داد مقادیر کمتری از مواد را دقیق تر تشخیص دهند. اولین پیشرفت عمده در این قرن در دهه ۱۹۳۰ با اختراع یک طیف‌سنجی بود که می‌تواند سیگنال تولید شده توسط نور مادون قرمز (IR) را اندازه‌گیری کند. اسپکترومترهای IR اولیه از یک تک رنگ استفاده کرده و تنها می‌توانند جذب نور را در یک باند بسیار طولی اندازه‌گیری کنند. تا زمانی که اتصال تداخل سنجی با اسپکترومتر IR در سال ۱۹۴۹ توسط پیتر فلچت انجام نشد، طیف مادون قرمز کامل را می‌توان در یک بار اندازه‌گیری کرد. پیتر فلچت همچنین از تبدیل فوریه، یک روش ریاضی، استفاده کرد که می‌تواند سیگنال را به فرکانس‌های فردی خود تقسیم کند تا مقدار زیادی از اطلاعات دریافت شده از تحلیل کامل مادون قرمز یک ماده را بدست آورد. از آن به بعد، ابزار اسپکتروسکوپی مادون قرمز (FTIR) تبدیل فوریه در تجزیه و تحلیل قانونی مواد ناشناخته تبدیل شده‌است، زیرا آنها نابودگر و بسیار سریع برای استفاده هستند. اسپکتروسکوپی در سال ۱۹۵۵ با اختراع اسپکتروفتومتر جذب اتمی (AA) توسط آلن والش پیشرفت کرد. تجزیه و تحلیل AA می‌تواند عناصر خاصی را که نمونه را همراه با غلظت آنها تشکیل می‌دهند، شناسایی کند، به طوری که می‌تواند تشخیص آسان فلزات سنگین مانند آرسنیک و کادمیوم را تشخیص دهد.
پیشرفت‌هایی در زمینه کروماتوگرافی در سال ۱۹۵۳ با اختراع کروماتوگرافی گاز توسط آنتونی ت. جیمز و آرچر جان پورتر مارتین به وجود آمد که اجازه می‌داد جداسازی مخلوط مایع فرار با اجزای دارای نقاط جوش مشابه باشد. با استفاده از کروماتوگرافی مایع می‌توان مخلوط‌های مایع غیرمجاز را با کروماتوگرافی مایع جدا کرد، اما مواد با احتباس زمان مشابه تا زمان اختراع کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) توسط Csaba Horváth در سال ۱۹۷۰ حل نشد. ابزار HPLC مدرن قادر به شناسایی و حل کردن مواد است که غلظت آنها به اندازه قطعات به تریلیون است.
یکی از پیشرفت‌های مهم در زمینه شیمی قانونی در سال ۱۹۵۵ با اختراع طیف‌سنجی جرم کروماتوگرافی گاز (GC-MS) توسط فرد مک لافرفتی و رولاند گوهلکه به وجود آمد. اتصال کروماتوگرافی گاز با طیف‌سنج جرم برای شناسایی طیف گسترده‌ای از مواد مجاز است. تجزیه و تحلیل GC-MS به‌طور گسترده‌ای به عنوان "استاندارد طلاً برای تجزیه و تحلیل قانونی به علت حساسیت و قابلیت پذیری آن همراه با توانایی آن برای اندازه‌گیری میزان موجود در مواد، به‌طور گسترده‌ای در نظر گرفته شده‌است. افزایش حساسیت ابزار دقیق به این نکته رسیده‌است که ناخالصی‌های جزئی درون ترکیبات می‌توانند به‌طور بالقوه اجازه دهند تا محققان مواد شیمیایی را به یک دسته و تعداد زیادی از یک تولیدکننده ردیابی کنند.
شیمیدانان قانونی بر روی بسیاری از ابزارها برای شناسایی مواد ناشناخته که در یک صحنه یافت می‌شوند، تکیه می‌کنند. برای تعیین هویت یک ماده می‌توان از روش‌های مختلفی استفاده کرد و این به آزمونگر برمیگردد که تصمیم بگیرد کدام روش بهترین نتیجه را بدست می‌دهد. عواملی که شیمیدانان قانونی ممکن است هنگام انجام معاینه در نظر بگیرند عبارتند از مدت زمانی که یک وسیله خاص برای بررسی ماده و ماهیت مخرب این ابزار انجام می‌شود. آنها ابتدا با استفاده از روش‌های غیرمخرب ترجیح می‌دهند تا شواهدی را برای بررسی بیشتر حفظ کنند. تکنیک‌های غیرانسانی نیز می‌توانند برای محدود کردن امکان استفاده شوند، و احتمال بیشتری دارد که روش صحیح برای اولین بار هنگام استفاده از روش مخرب مورد استفاده قرار گیرد.

طیف‌سنجی

دو تکنیک مستقل اسپکتروسکوپی برای شیمی قانونی عبارتند از طیف‌سنجی FTIR و AA. FTIR فرایند غیرمخرب است که از نور مادون قرمز برای شناسایی یک ماده استفاده می‌کند. روش نمونه‌گیری انعکاسی با انحطاط کامل، نیاز به مواد لازم برای آماده‌سازی قبل از تجزیه را حذف می‌کند. ترکیب ناپیوستگی و آماده‌سازی صفر باعث تحلیل ATR FTIR اولین گام سریع و آسان در تجزیه و تحلیل مواد ناشناخته می‌شود. برای تسهیل شناسایی مثبت ماده، دستگاه‌های FTIR با پایگاه داده‌های بارگذاری می‌شوند که می‌توانند برای طیف‌های شناخته شده که با طیف‌های ناشناخته مطابقت دارند جستجو شوند. تجزیه و تحلیل FTIR مخلوط، در حالی که غیرممکن است، به دلیل ماهیت تجمعی پاسخ پاسخ‌های خاصی را ارائه می‌دهد. هنگام تجزیه و تحلیل یک ناشناخته که حاوی بیش از یک ماده است، طیف‌های حاصل از آن ترکیب، ترکیبی از طیف فردی هر مولفه خواهد بود. در حالی که مخلوط‌های معمول طیف‌ها را در پرونده شناخته‌اند، مخلوط‌های جدید می‌توانند برای حل مشکل دشوار باشد، و FTIR یک ابزار غیرقابل قبول شناسایی است. با این حال، این ابزار که می‌تواند برای تعیین ساختار کلی شیمیایی در حال حاضر مورد استفاده قرارگیرد، اجازه می‌دهد تا شیمیدانان پزشکی قانونی برای تعیین بهترین روش برای تجزیه و تحلیل با سایر ابزار. به عنوان مثال، یک گروه methoxy خواهد شد در اوج بین ۳۰۳۰ و ۲۹۵۰ (عدد موج (cm -1))
طیف‌سنجی جذب اتمی (AAS) یک روش مخرب است که قادر به تعیین عناصری است که نمونه تجزیه و تحلیل شده را تشکیل می‌دهند. AAS این تجزیه و تحلیل را با قرار دادن نمونه در یک منبع حرارت بسیار بالا، شکستن اورانیوم اتمی ماده، ترک اتم‌های آزاد انجام می‌دهد. سپس پرتو در فرم نور از طریق نمونه عبور می‌کند و اتم‌ها را به حالت انرژی بالاتر می‌برد. :۲ شیمیدانان قانونی می‌توانند برای هر عنصر با استفاده از طول موج نور متناظر که برای تجزیه و تحلیل آن‌ها اتم‌های عنصر را به حالت انرژی بالاتر تحمیل می‌کند، آزمایش شود.۲۵۶ به همین دلیل و با توجه به ماهیت مخرب این روش، AAS به‌طور کلی به عنوان یک روش تأیید کننده پس از آزمون‌های اولیه نشان دهنده حضور یک عنصر خاص در نمونه است. غلظت عنصر در نمونه متناسب با مقدار جذب نور در مقایسه با یک نمونه خالی است. AAS در مواردی که مضر مسمومیت با فلزات سنگین مانند آرسنیک، سرب، جیوه و کادمیوم است مفید است. غلظت ماده در نمونه می‌تواند نشان دهد که آیا فلزات سنگین باعث مرگ شدند.

شهادت

روش‌های استاندارد برای گواهی توسط متخصصان شیمی قانونی توسط سازمان‌های مختلف که دانشمندان و همچنین SWGDRUG را استخدام می‌کنند، ارائه می‌شود. شیمیدانان قانونی از لحاظ اخلاقی نیازمند ارائه شهادت به شیوه ای بی‌طرف هستند و در صورتی که اطلاعات جدید یافت می‌شوند، مجدداً بازبینی می‌شوند.۳ شیمیدان‌ها همچنین باید شهادت خود را به حوزه‌های مورد نظرشان بدون توجه به سوالات در حین بررسی مستقیم یا متقابل بررسی کنند.
افرادی که برای شهادت دعوت می‌شوند باید بتوانند اطلاعات علمی و فرایندهای علمی را به طریقی که افراد را درک می‌کنند، روال کند. با داشتن متخصص به عنوان یک متخصص، شیمیدان‌ها مجاز به ارائه نظرات خود در مورد شواهد هستند و فقط حقایق را بیان می‌کند. این می‌تواند منجر به رقابت از نظر کارشناسان استخدام شده توسط طرف مقابل شود. رهنمودهای اخلاقی برای متخصصان پزشکی قانونی نیاز به شهادت دادن به شیوه ای عینی دارند، صرفنظر از آنچه که متخصص برای شهادت دادن دارد. انتظار می‌رود که متخصصان قانونی که برای شهادت دعوت شده‌اند با وکیل‌هایی که صدور احضار را صادر کرده‌اند و در درک مطالب خود از پرسش‌هایی که در مورد آنها مطرح است کمک کنند.

تحصیلات

موقعیت‌های شیمی قضایی نیاز به درجه لیسانس یا مشابه در یک علم طبیعی یا فیزیکی و همچنین تجربه آزمایشگاهی به‌طور کلی، شیمی آلی و شیمی تجزیه و تحلیل است. هنگامی که در موقعیت قرار می‌گیرند، افراد در پروتکل‌هایی که در آن آزمایشگاه انجام می‌شوند، آموزش می‌یابند تا بتوانند ثابت کنند که صالح هستند که بتوانند تمام آزمایش‌ها را بدون نظارت انجام دهند. . انتظار می‌رود که شیمیدانان حاضر در این حوزه به آموزش مداوم برای حفظ مهارت خود ادامه دهند.