Номер 3, страница 144 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Методы химического анализа являются мощным инструментом в руках специалистов самых разных областей. Они позволяют получать точную информацию о составе, структуре и происхождении веществ, что критически важно для криминалистики, археологии, медицины и искусствоведения. Рассмотрим применение этих методов в каждой из областей подробнее.

Применение методов химического анализа криминалистами

В криминалистике химический анализ служит для сбора и исследования вещественных доказательств, помогая установить обстоятельства преступления, выявить и изобличить виновных. Основные направления применения:

• Анализ следов на месте преступления: С помощью методов хроматографии (особенно газовой хроматографии-масс-спектрометрии, ГХ-МС) и спектроскопии эксперты идентифицируют микроскопические следы взрывчатых веществ, наркотиков, ядов, горюче-смазочных материалов. Это позволяет связать подозреваемого с местом преступления или с орудием убийства.
• Идентификация веществ: Инфракрасная спектроскопия и масс-спектрометрия используются для определения состава неизвестных порошков, таблеток или жидкостей, обнаруженных у подозреваемых или на месте происшествия.
• Токсикологическая экспертиза: Химический анализ биологических образцов (крови, мочи, тканей) позволяет обнаружить наличие алкоголя, наркотических средств или ядов в организме жертвы или подозреваемого.
• Анализ следов выстрела: Методами атомно-абсорбционной спектроскопии на руках или одежде стрелявшего находят микрочастицы свинца, сурьмы и бария, которые входят в состав капсюля-воспламенителя патрона.
• Исследование материалов: Анализируется состав краски (например, при ДТП), волокон ткани, почвы, стекла для установления их общего источника и связи с преступлением.
• Дактилоскопия: Для проявления невидимых (латентных) отпечатков пальцев на пористых поверхностях, таких как бумага, используются химические реактивы, например, раствор нингидрина, который вступает в реакцию с аминокислотами потожировых выделений и окрашивает отпечаток в фиолетовый цвет.

Ответ: Криминалисты используют химический анализ для идентификации наркотиков, ядов, взрывчатых веществ, исследования микрочастиц (краски, волокон), анализа следов выстрела и проявления невидимых отпечатков пальцев, что помогает в расследовании преступлений.

Применение методов химического анализа археологами

Для археологов химический анализ — это способ заглянуть в прошлое, чтобы понять, как жили древние люди, чем они питались, какие технологии использовали и как взаимодействовали с окружающей средой.

• Датирование артефактов: Самым известным методом является радиоуглеродный анализ. Он основан на измерении скорости распада радиоактивного изотопа углерода-14 ($C^{14}$) в органических материалах (дерево, кости, ткань, уголь), что позволяет определить их возраст с точностью до нескольких десятков лет.
• Анализ диеты и миграции: Анализ стабильных изотопов углерода ($C^{13}/C^{12}$) и азота ($N^{15}/N^{14}$) в коллагене костей или зубной эмали дает информацию о рационе древнего человека (преобладание мясной или растительной пищи, употребление морских или наземных ресурсов). Анализ изотопов стронция и кислорода помогает отслеживать пути миграции людей и животных.
• Определение состава и происхождения артефактов: Неразрушающий рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) позволяет определить элементный состав керамики, металлов, стекла, обсидиана. Сравнивая состав артефакта с составом сырья из известных месторождений, археологи устанавливают торговые пути и экономические связи древних обществ.
• Анализ органических остатков: Методами хроматографии исследуют микроскопические остатки пищи, напитков, масел или смол на стенках древней посуды. Это позволяет узнать, что готовили или хранили в керамических сосудах тысячи лет назад.

Ответ: Археологи применяют химический анализ для определения возраста находок (радиоуглеродный метод), реконструкции диеты и миграций древних людей (изотопный анализ), а также для изучения состава и происхождения артефактов с целью понимания древних технологий и торговых связей.

Применение методов химического анализа медиками

В медицине химический (биохимический) анализ является основой диагностики, мониторинга течения заболеваний и контроля эффективности лечения.

• Клинический анализ крови и мочи: Это наиболее массовое применение. Измеряются концентрации десятков химических соединений: глюкозы (диагностика диабета), холестерина (оценка риска сердечно-сосудистых заболеваний), билирубина (показатель работы печени), креатинина (показатель работы почек), электролитов, ферментов, гормонов и т.д. Отклонение этих показателей от нормы указывает на наличие патологических процессов в организме.
• Диагностика инфекций и заболеваний: Иммуноферментный анализ (ИФА) используется для выявления антигенов возбудителей или антител к ним, что позволяет диагностировать вирусные гепатиты, ВИЧ-инфекцию и многие другие болезни. Метод полимеразной цепной реакции (ПЦР) — химический по своей сути процесс — позволяет обнаруживать генетический материал (ДНК или РНК) патогенов даже в минимальных количествах.
• Токсикология: Определение наличия и концентрации лекарственных препаратов в крови для подбора правильной дозировки или выявления отравлений токсичными веществами и ядами.
• Газовый анализ крови: Экспресс-определение уровня кислорода, углекислого газа и кислотности (pH) крови, что жизненно важно в реанимации и при лечении тяжелых заболеваний легких и сердца.

Ответ: Медики используют химический анализ для диагностики заболеваний через исследование состава крови и мочи, выявления инфекций и генетических нарушений (методы ИФА и ПЦР), а также для контроля уровня лекарств и токсинов в организме.

Применение методов химического анализа искусствоведами

Искусствоведы и реставраторы используют химический анализ для атрибуции (установления авторства и времени создания), изучения техники художника, выявления подделок и разработки методов сохранения произведений искусства.

• Идентификация пигментов и связующих: Неразрушающие методы, такие как рентгенофлуоресцентный анализ (РФА) и рамановская спектроскопия, позволяют определить химический состав красок прямо на полотне. Это помогает датировать картину (например, "титановые белила" стали использовать только в XX веке, их наличие на картине, приписываемой старому мастеру, говорит о подделке) и понять, какие материалы использовал художник.
• Исследование скрытых слоев: Рентгенография и инфракрасная рефлектография позволяют "просветить" картину. Эти методы основаны на том, что разные химические элементы (например, свинец в свинцовых белилах) по-разному поглощают излучение. Так можно увидеть первоначальный рисунок автора, его исправления (так называемые пентименти) или даже полностью переписанные картины.
• Анализ материалов для реставрации: Химический анализ помогает определить состав оригинального лака, клеев и грунта. Эта информация необходима реставраторам, чтобы подобрать совместимые материалы, которые не повредят произведение искусства в процессе восстановления.
• Установление подлинности: Комплексный химический анализ материалов (холста, красок, лака) может выявить анахронизмы — вещества, которые не могли быть использованы в предполагаемое время создания произведения, что является неопровержимым доказательством подделки.

Ответ: Искусствоведы применяют химический анализ для установления подлинности и возраста произведений искусства путем идентификации состава пигментов и материалов, для изучения авторской техники через анализ скрытых слоев живописи, а также для подбора правильных материалов при реставрации.