Aula 10

Prévia do material em texto

12/08/2023, 20:23 Disciplina Portal
https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_8959544/temas/10/conteudos/1 1/9
Perícia Forense - Química
Forense
Aula 10: Quimiluminescência
INTRODUÇÃO
Nesta aula, aprenderemos o que é a quimiluminescência, fenômeno que permite a utilização do Luminol.
Veremos que essa substância é de uso constante na química forense para a elucidação das dinâmicas de crimes
violentos, pois possibilita a visualização de manchas de sangue, mesmo depois que a superfície tenha passado por
lavagem.
OBJETIVOS
12/08/2023, 20:23 Disciplina Portal
https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_8959544/temas/10/conteudos/1 2/9
Explicar quimiluminescência e luminescência;
Descrever o mecanismo de reação e a obtenção do Luminol.
12/08/2023, 20:23 Disciplina Portal
https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_8959544/temas/10/conteudos/1 3/9
O QUE É LUMINESCÊNCIA?
A luminescência, um dos espetáculos mais fascinantes de dissipação de energia, é de�nida como emissão de radiação
eletromagnética, por moléculas, de comprimento de onda que vão do ultravioleta ao infravermelho no espectro
eletromagnético.
A quimiluminescência e a bioluminescência são os tipos de luminescências mais importantes.
Elas são aplicadas em:
• Ensaios clínicos;
• Análises ambientais;
• Ciências forenses.
O QUE É LUMINOL?
Pode-se dizer que é o método que popularizou a química forense.
Através dele é possível veri�car vestígios de sangue no local de crime, mesmo quando o criminoso tenta escondê-lo da
polícia.
A e�ciência do Luminol é tão grande que é possível visualizar manchas de sangue em superfícies que foram limpas há
até seis anos.
Caso tenha havido entintamento das paredes, a perícia, com uma espátula metálica, retira parte do revestimento da
parede e, após nova aplicação do Luminol, consegue observar a mancha branco-azulada, intensa e de duração de
sangue latente.
Os fragmentos retirados da parede também podem ser enviados ao laboratório de DNA para identi�car o sangue da
vítima.
Fonte:
O Luminol pode ajudar a perícia a traçar a dinâmica do evento, �cando mais clara a posição da vítima quando foi
alvejada com tiros, por exemplo. Pode ligar a vítima e o agressor ao local e dar muitas outras informações sobre um
crime.
Quando comparado a outros testes presuntivos, apresenta-se como o mais sensível, efetivo e seletivo para detecção
de mancha de sangue. É de fácil manipulação e seu uso é através de spray.
A solução de Luminol é constituída de uma base forte o NaOH (hidróxido de sódio) e água oxigenada (H2O2). Essas
três substâncias juntas reagem, formando o ânion de um composto chamado 3-aminoftalato, que emite luz
naturalmente.
No entanto, a reação só é forte o su�ciente se for catalisada por um metal. No caso, os átomos de ferro encontrados
nas proteínas do sangue.
A luz é emitida porque o 3-aminoftalato é produzido inicialmente em um estado excitado, ou seja, por algum motivo
12/08/2023, 20:23 Disciplina Portal
https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_8959544/temas/10/conteudos/1 4/9
estrutural seus elétrons armazenam energia além do natural.
A tendência é o composto eliminar a energia sobressalente movimentando seus elétrons para camadas mais internas.
Ocorre que a cada mudança de orbital um fóton (uma partícula de energia) é liberado até que o composto se estabilize.
Cada fóton de cada elétron excitado de cada molécula de 3-aminoftalato, em conjunto, formam uma onda com um
comprimento aproximado de 430nm, que, aos nossos olhos, é de um brilho azulado.
O Luminol pode ser reaplicado sem a degradação do sangue.
OPÇÃO MAIS BARATA DO LUMINOL
Atualmente o Luminol é fabricado no exterior e distribuído para o resto do mundo com um preço relativamente alto.
Devido a esse valor, a demanda do Luminol no Brasil é bem escassa, sendo utilizado apenas em último caso.
Contudo, isso vem mudando, pois pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) estão produzindo
um reagente a base de Luminol de uma maneira diferente das outras produções, que o torna mais barato.
Essa diferença no preço se dá porque na sua produção é utilizado um metal abundante no Brasil: o Nióbio.
A compra do Luminol produzido na UFRJ ainda não é possível, mas os pesquisadores estão tentando patentear essa
nova síntese.
O produto é vendido apenas para a Polícia Civil do Rio de Janeiro, através de um convênio. O dinheiro arrecadado com
a venda é reinvestido na produção e pesquisa do reagente.
SANGUE
A presença de sangue é um vestígio importante na investigação de um crime. Normalmente, não é detectado a olho nu
devido a várias circunstâncias, incluindo a tentativa do autor de limpar a cena do crime.
Geralmente, para detectá-lo, são usados testes presuntivos capazes de localizar manchas latentes de sangue, que são
difíceis de serem completamente eliminadas.
O sangue é um tecido vivo. No corpo de um adulto circulam em média 5 litros de sangue, variando de acordo com o
peso.
O sangue é formado por parte líquida (plasma), constituída por água, sais, vitaminas, e fatores de coagulação, na qual
estão misturadas as partes sólidas: hemácias, leucócitos e plaquetas.
A hemoglobina é um dos mais importantes constituintes do sangue, sendo uma proteína globular, que tem como
função transportar oxigênio das hemácias.
Sua constituição possui cerca de 150 aminoácidos. Além disso, entre eles há um heterociclo nitrogenado, chamado
heme que possui o íon Fe2+.
São esses átomos de ferro que catalisam de forma essencial a reação do Luminol com o sangue.
12/08/2023, 20:23 Disciplina Portal
https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_8959544/temas/10/conteudos/1 5/9
Representação esquemática da hemoglobina, importante proteína do sangue que contém em seu interior átomos de Fe
no grupamento heme, mostrado em destaque. (Fonte: CHEMELLO, 2007)
Atenção
, A análise do padrão das manchas de sangue (como distribuição, forma, contorno e tamanho) pode substancialmente contribuir
na reconstrução de eventos em cena de crime.
O Luminol tem se mostrado e�ciente mesmo quando a quantidade de sangue é diminuta.
LUZ, ONDAS E FÓTONS
Cientistas como Newton, Maxwell, Rutherford, Planck, Bohr e Einstein há muito tentaram compreender os mecanismos
das cores e das luzes a partir tanto de experimentos quanto de cálculos e teorias.
Bohr, por exemplo, em 1913, uni�cou e aprimorou as ideias de Planck e Rutherford, formulando os seus postulados:
Nos átomos, os elétrons orbitam em um número especí�co de camadas ao redor do
núcleo.
Nessas camadas, chamadas órbitas estacionárias, eles não absorvem ou emitem energia.
No entanto, o elétron, ao receber ou emitir uma quantidade especí�ca de energia,
representada pelo fóton, um “pacote” sem massa com uma quantidade de�nida de energia,
consegue “saltar” entre as camadas.
O fenômeno se dá quando, ao receber energia (seja ela térmica, elétrica ou luminosa), o elétron salta de uma órbita
mais interna para uma mais externa, com a tendência de retornar à camada original, devolvendo a mesma quantidade
de energia (fótons).
Embora esses fótons sejam tradicionalmente associados à luz, além dela podem se formar radiação ultravioleta ou
raios X, por exemplo, que nada mais são do que ondas eletromagnéticas.
12/08/2023, 20:23 Disciplina Portal
https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_8959544/temas/10/conteudos/1 6/9
Essas ondas são formadas pela sucessão de fótons provenientes dos milhões de saltos repetidos por segundo.
Portanto, como o fóton é uma partícula física, mas possui comportamento ondulatório, isso confere à luz o seu
comportamento dual: onda-partícula (energia e matéria).
Fonte: FELTRE, 2004
Veri�ca-se também que cada pacote especí�co de energia garante uma “passagem” especí�ca entre as camadas.
Assim, se da camada 1 o elétron vai para a camada 4, a energia recebida é diferente da quantidade que ele precisaria
para ir para a camada 2 ou 3, e assim sucessivamente.
Como a energia do retorno é igual, forma-se uma sucessão de fótons, ou seja, uma onda tambémespecí�ca (na
verdade, uma onda com um comprimento de onda especí�co).
Fonte: FELTRE, 2004
Como qualquer onda, a luz emitida possui características como frequência, velocidade e comprimento, que são
enviadas aos nossos olhos, captadas pelas células, transmitidas por impulsos elétricos e interpretadas no cérebro (o
que por si só já é outro processo fotoquímico).
A luz emitida pelo Luminol, por exemplo, possui um comprimento de onda entre 430 e 455nm, o que, no espectro
contínuo, a situa na luz visível, entre o roxo e o verde. Por isso, a enxergamos com uma cor azulada (FELTRE, 2004).
EXCITAÇÃO
Sabe-se que cada átomo possui uma eletrosfera com orbitais que só armazenam dois elétrons dentro de si, devendo
eles possuir spins (sentidos de rotação) opostos para que obtenham maior estabilidade.
12/08/2023, 20:23 Disciplina Portal
https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_8959544/temas/10/conteudos/1 7/9
Quando, por algum motivo, como simetria e proximidade com outros elétrons, os spins de alguns dos muitos elétrons
de um átomo possuem o mesmo sentido de rotação num mesmo orbital, diz-se que os elétrons estão em um “estado
excitado”.
Fonte:
A tendência de qualquer elétron é sair do estado excitado e retornar ao estado fundamental, que se dá justamente com
o intercâmbio dos estados singleto e tripleto (spins emparelhados ou spins paralelos).
A mudança de um estado para o outro leva à eliminação de um quantia de energia, ou seja, um fóton (ATKINS & JONES,
2012).
Logo, a luz emitida pelo Luminol vêm de um processo ligeiramente diferente da formação de fótons mais comuns, mas
segue os mesmos princípios.
A parte da física que estuda esses estados é a mecânica quântica avançada. Por isso, costuma-se representar a
emissão de luz em uma reação simplesmente por “hv” já que a energia (E) de uma onda pode ser expressa por:
E = hv
Onde:
• h é um constante chamada constante de Planck; e
• v é o seu comprimento de onda.
Já os estados excitados são comumente representados por colchetes e um asterisco.
Possui comportamento ondulatório, isso confere à luz o seu comportamento dual: onda-partícula (energia e matéria).
QUIMILUMINESCÊNCIA
Em reações de quimiluminescência, a energia excede de uma molécula num estado eletronicamente excitado singleto
ou tripleto e é dissipada na forma de radiação eletromagnética. Diferentemente do que ocorre na maioria das reações
exotérmicas, onde a dissipação é na forma de calor ou excitação rotacional ou vibracional.
O fenômeno da quimiluminescência ocorre devido à quebra de ligações ricas em energia, tais como peróxidos,
hidroperóxidos ou 1,2-dioxetanos, já existentes nas moléculas ou formadas a partir de arranjos moleculares
(intermediários).
Esse processo pode ser ativado enzimaticamente ou quimicamente.
O produto excitado ao retornar ao estado fundamental emite fótons, caracterizando a quimiluminescência direta, ou
poderá transferir sua energia para outra molécula, sendo a quimiluminescência indireta.
A quimiluminescência do Luminol (5-amino-2,3-dihydro-1,4-phthalazine-dione) e o peróxido de hidrogênio entram em
contato com o sangue, utilizando o ferro presente no grumo “heme” da hemoglobina como agente catalisador que
causa uma reação de quimiluminescência.
PDF
, Clique (galeria/aula10/docs/reacao.pdf) para conhecer mecanismos de reação.
https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/gon918/galeria/aula10/docs/reacao.pdf
12/08/2023, 20:23 Disciplina Portal
https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_8959544/temas/10/conteudos/1 8/9
SENSIBILIDADE E LIMITAÇÕES
Como dissemos, o Luminol é capaz de indicar a presença de sangue mesmo em concentrações extremamente
pequenas.
Existem estudos que apontam a detecção de sangue em superfícies submetidas a até dez lavagens, demonstrando o
alto grau de sensibilidade do teste. Descrito na literatura como 1:5.000.000 em tecidos de algodão e 1:100.000 em
superfícies não absorventes.
Uma das limitações é que o reagente deve ser preparado no momento da utilização e mantido sob refrigeração para
preservar suas propriedades e a con�abilidade do teste, acarretando di�culdade no transporte e aumentando o seu
custo.
O Luminol pode induzir a resultados falso-positivos com íons metálicos, como ferro, cromo ou cobalto, que catalisam a
reação e desencadeiam a emissão de luz, além de certas enzimas encontradas naturalmente nos vegetais.
O hipoclorito presente na maior parte dos alvejantes domésticos também pode levar à produção de resultados
positivos ilusórios. Contudo, pesquisas demonstraram que a luminescência gerada pelo hipoclorito não possui o
mesmo comprimento de onda (430 ± 3 nm) daquela gerada pelo sangue (455 ± 2 nm).
Além disso, o tempo de duração da emissão de luz e sua forma de extinção que não são compatíveis, porque a
luminescência produzida pelo sangue decresce com o passar do tempo, enquanto a advinda do hipoclorito dissipa-se
da superfície em que se encontra.
É necessária, portanto, muita atenção e experiência ao cientista forense para diferenciar essas emissões, que se
tornam ainda mais semelhantes em fotogra�as.
Existem estudos e técnicas para eliminar essas interferências.
Os alvejantes contêm estabilizantes voláteis que evaporam e a luz emitida pelo hipoclorito não interfere após 8h da sua
aplicação. Também, por meio da adição de aminas primárias e secundárias ao preparar o reagente, pois elas inibem a
quimiluminescência causada pelo hipoclorito, porque as aminas reagem com o hipoclorito, não deixando que reaja
com o Luminol.
Deve-se ter atenção, pois aminas terciárias causam o efeito inverso: aumentam a produção da luminescência.
A exposição do resíduo hemático a fatores ambientais pode in�uenciar os resultados dos testes. Vestígios enterrados,
submersos em água ou com o decorrer do tempo podem fazer com que esses testes já não apresentem a e�cácia
inicialmente esperada. Mesmo assim, sua efetividade ainda é alta, tornando-o o reagente indicado para testar amostras
envelhecidas ou em mau estado de conservação.
Como já comentamos também, estudos apontam sua capacidade de detectar traços de sangue depositado no solo
após seis anos de exposição ao ar livre.
No experimento, iniciado no ano de 2004, foi marcado um X com sangue no chão, deixado sob as condições locais e
testado com Luminol a cada dois meses para veri�car o tempo de permanência de vestígios.
Foi �nalizado em 2010, quando ainda era possível perceber traços hemáticos no local com a aplicação do reagente.
PDF
, Clique (galeria/aula10/docs/luminol.pdf) para conhecer vantagens, reação e algumas questões do uso do Luminol.
EXERCÍCIOS
Questão 1: O que é quimiluminescência?
https://stecine.azureedge.net/webaula/estacio/gon918/galeria/aula10/docs/luminol.pdf
12/08/2023, 20:23 Disciplina Portal
https://estudante.estacio.br/disciplinas/estacio_8959544/temas/10/conteudos/1 9/9
Resposta Correta
Questão 2: Qual é o limite de sensibilidade do Luminol?
Resposta Correta
Glossário