Einführung
1 Einführung
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Einführung

Blutüberströmt liegt eine Leiche auf dem Wohnzimmerteppich. Kurze Zeit später trifft die Polizei ein. Der Raum wird gesichert, nichts darf verändert oder entfernt werden, denn jetzt beginnt die Spurensicherung. Schliesslich soll das Verbrechen ja aufgeklärt, der Mörder gefunden und verurteilt werden. 

Nicht nur etwa jeder fünfte Krimi beginnt so oder ähnlich, auch in der Wirklichkeit ist dies das typische Vorgehen nach einem Verbrechen. Der Tatort wird genauestens untersucht, den Ermittlern entgeht nicht das kleinste Detail. Im Gegenteil: moderne Methoden erlauben es sogar dort noch Spuren zu finden, wo auch das beste Auge keine entdecken kann. Schon eine einzelne Hautschuppe kann ausreichen, um zweifelsfrei festzustellen, dass sich jemand in einem bestimmten Raum aufgehalten hat. 

Dabei muss es natürlich nicht immer gleich um Mord gehen. Auch Verkehrsunfälle oder Wirtschaftsdelikte erfordern Kriminalbeamte mit einer wissenschaftlichen Ausbildung. Dabei hat sich sogar ein eigener Wissenschaftszweig entwickelt: die Forensik. Sie hat die Aufgabe Verbrechen festzustellen, aufzuklären und Beweise zu suchen. 

Die Wissenschaft der Verbrechensbekämpfung ist in der Krimiwelt so populär geworden, dass es allein in den letzten Jahren dutzende von Fernsehserien, Buchreihen und Kinofilme zu diesem Thema gegeben hat. Dabei spielen die Chemie und ihre Untersuchungsmethoden eine ganz zentrale Rolle, die in der Wirklichkeit noch sehr viel bedeutender ist, als dies in den Krimis jeweils schon herauskommt. 

Der erste Schritt im kriminaltechnischen Labor ist die Isolierung der zu untersuchenden Substanz. Mit diesen Trennmethoden werden wir uns deshalb in der Folge intensiv beschäftigen. Danach kommen analytische Nachweisemethoden zum Zug, von denen wir ebenfalls einige kennenlernen werden.

  

Drei aktuelle Fernsehserien, in denen kriminaltechnische Methoden verwendet werden. 

2 Arbeitsweise
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Arbeitsweise

2.1 Trennmethoden

Jede Trennmethode beruht darauf, dass die zu trennenden Stoffe unterschiedliche chemische und physikalische Eigenschaften haben. Diese müssen gefunden und gezielt zur Trennung genutzt werden. 

2.2 Lernziele

•    Sie wissen, in welchen Eigenschaften sich die Stoffe unterscheiden müssen, damit das jeweilige Verfahren angewendet werden kann. 

•    Sie können Vorschläge machen, wie einfache Trennprobleme im Alltag und in der Technik gelöst werden können.

•    Sie kennen 3 Nachweismethoden, können entscheiden, in welchen Fällen ihr Einsatz erfolgsversprechend ist und wie die Resultate zu interpretieren sind.

2.3 Arbeitsablauf

Sie arbeiten zu zweit. Die Reihenfolge in der Sie die Posten bearbeiten spielt keine Rolle, es müssen aber alle durchgeführt werden. Die Liste mit allen Posten finden Sie auf der nächsten Seite.

Es stehen Ihnen gesamthaft 4 Lektionen zur Verfügung. Wie gehen Sie vor?

•    Führen Sie den Versuch durch, und notieren Sie alle Beobachtungen direkt auf dem Arbeitsblatt. Beantworten Sie die Fragen zum Versuch sowie die Zusatzfragen.

•    Räumen Sie den Arbeitsplatz auf. Dann gehen Sie zu einem nächsten Posten.

•    Wenn Sie nicht sicher sind, ob ein bestimmter Versuch in einer angebrochenen Lektion durchführbar ist, fragen Sie Kolleginnen oder Kollegen, die den Versuch bereits gemacht haben.

•    Am Ende jeder Lektion geben Sie die bearbeiteten Unterlagen dem Lehrer ab.

Autorenhinweise
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Autorenhinweise

Diese Werkstatt wurde von L. Marti und G. Toggenburger der Kantonsschule MNG Rämibühl, Zürich verfasst. Die Idee dieser Trennwerkstatt, sowie einige der Versuche basieren dabei ganz auf der „Trennwerkstatt“ von Rita Oberholzer, ehemals Kantonsschule im Lee, Winterthur. 

Die Werkstatt darf unter Autorenangebe jederzeit frei im eigenen Unterricht verwendet werden. Allfällig Rückmeldungen bitte an Lorenz Marti.

Inhaltsübersicht / Werkstattpass
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Inhaltsübersicht / Werkstattpass
Fall Nr. Thema Ort Zeitbedarf Aufgabe erfüllt?
1 Ertrunken: Mord oder Unfall? Labor    
2 Ein Checkfälscher Labor    
3 Fingerabdrücke: Unsichtbares sichtbar machen Labor    
4 Blutspuren finden Labor    
5 Raubmord: Wer ist der Täter Labor    
6 Gasexplosion: Mord aus Eifersucht oder Unfall? Labor    
7 Wer hat geschossen? Labor    
8 Vandalenakt: Wer war der Sprayer? Labor    
9   Labor    
10   Labor    
11   Labor    

 

I Mord in der Badewanne?
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Wie man herausfindet wo jemand ertrunken ist

II Ein Checkfälscher
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Wie deckt man die Fälschung eines Checks auf?

III Fingerabdrücke
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Wie man Unsichtbares sichtbar macht

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In diesem Versuch machen wir mit Hilfe von physikalischen und chemischen Prozessen Finger-abdrücke sichtbar. Fingerabdrücke, die vorhanden sind, aber für unser Auge unsichtbar sind, bezeichnet man als latente Fingerabdrücke.

Hintergrund: Schweiss besteht im Wesentlichen aus Wasser, anorganischen Salzen (vor allem Kochsalz), Aminosäuren, Harnstoff, organischen Säuren, Kreatinin und Fetten. Das in einem frischen Abdruck hinterlassene Wasser verdampft rasch oder wird vom Untergrund aufgesaugt. Es bleiben etwa 0.0001g einer klebrigen, kochsalzhaltigen, fettigen Masse mit einem hohen An-teil an organischen Verbindungen zurück.

2 Zwei verschiedene Nachweisvarianten
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Vorgehen bei Fingerabdrücken

2.1 Vorgehen bei Fingerabdrücken auf Glas (Nachweis mit Pulver)

Zwei 150ml-Becherglas werden im Abzug mit etwas Aceton gereinigt. Dazu wird etwas Haus-haltspapier mit dem Lösungsmittel Aceton benetzt, um die Oberfläche von allfälligen Spuren zu reinigen. Die Bechergläser sollten nur noch oben am Rande gehalten werden.
Auf die frisch gereinigte Oberfläche werden vier Daumenabdrücke (je zwei pro Person) gemacht. Dabei muss gar nicht allzu stark gedrückt werden, damit die Struktur der Linien nachher gut sichtbar wird. Falls die Hände sehr trocken sind, diese erst kurz an der Stirn reiben.

Ebenfalls im Abzug wird nun im entsprechenden grossen Behälter etwas Graphitpulver über die unsichtbaren Daumenabdrücke gestreut. Das überschüssige Pulver wird über der Schale abge-klopft und wenn nötig mit wenig Druckluft abgeblasen. Im zweiten Behälter macht man das glei-che mit Aluminiumpulver. Falls der Fingerabdruck gut sichtbar ist, wird mit einer dünnen Klebefo-lie ein Abzug davon gemacht und auf das Resultateblatt geklebt.

Fingerabdrücke auf Papier (Nachweis mit Iod)

2.2 Fingerabdrücke auf Papier (Nachweis mit Iod)

Anders als auf glatten Oberflächen, funktioniert der Nachweis mit Pulver auf Papier nicht. Es gibt jedoch Alternativen. Führe dazu folgende Versuche durch:

  1. Frisches weisses Papier (ohne Fingerabdrücke!) wird in Streifen geschnitten (ca. 2x4 cm). Pro Person braucht es jeweils drei Streifen, auf jeden Streifen kommt ein Fingerabdruck. Danach werde die Streifen in das Iod-Glas gegeben. 
    Iod hat die Eigenschaft, zu sublimieren. Da Iod-Dämpfe giftig sind, wenn möglich im Abzug arbeiten und das Gefäss jeweils gleich wieder schliessen. Nach einigen Minuten werden die Fingerabdrücke sichtbar. 
    Auf jeweils das beste Resultat der 3 Papierstreifen wird schnell eine Klebefolie aufgebracht.
  2. In ein kleines Reagenzglas wird 1 cm hoch Sonnenblumenöl, in ein anders 1 cm hoch Wasser gegossen. In beide Gläser gibt man mit einem Spatel ein einziges Körnchen Iod.
IV Blutspuren finden
V Raubmord – Wer ist der Täter?
VI Tote bei Gasexplosion!
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Gasexplosion: Unfall oder Mord aus Eifersucht?

1 Einführung
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Im Dorf Chemotopia hat sich in den frühen Morgenstunden eine Gasexplosion ereignet. Das Ausmass der Zerstörung ist unbeschreiblich. Es gab zehn Tote und einen sehr hohen Sachschaden.


Abbildung: Das nach der heftigen Gas-Explosion vollständig zerstörte Haus.

Für die Kriminalpolizei stellt sich nun die Frage, ob die Explosion ein Unfall war oder ob ein Verbrechen verübt wurde.

In diesem Fall vermutet die Polizei einen kriminellen Akt der Rache. Gemäss Anwohnern wurde in der Nacht vor der Explosion Herr Zündel, vormaliger Liebhaber von Frau Taylor A. Swift (Name von der Redaktion geändert) in der Nähe des Hauses beobachtet. Auf seinem von der Polizei sichergestellten Handy fand man eine WhatsApp-Nachricht, in welcher Herr Zündel seiner Geliebten vor dem Rauswurf aus der Wohnung massiv gedroht hatte. 

Die Kriminalpolizei hat darauf während einer Hausdurchsuchung bei Herrn Zündel zwei fast leere Campinggasflaschen sichergestellt. Herr Zündel wurde auf der Stelle verhaftet, weil er dringend verdächtigt wird, damit die Explosion verursacht zu haben.
 

Einführung

Ein Mann ruft die Polizei an, er habe seine Ehefrau erschossen in der gemeinsamen Woh-nung aufgefunden. Als Waffensammler besitzt der Ehemann verschiedenste Schusswaffen, die in der Wohnung selbst aufbewahrt werden.

Befragungen bei Bekannten ergeben, dass die Ehe schon länger zerrüttet war und der Ehemann schon mehrmals als gewalttätig aufgefallen ist. Schnell fällt der Verdacht daher auf ihn. Kriminaltechnische Untersuchungen sollen die Sachlage klären. 

2 Theorie
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Theorie

Eine Erdgasexplosion kann sich dann ereignen, wenn Gas durch einen offen gelassen Gashahn oder eine undichte Leitung ausströmt. Erdgas besteht vor allem aus Methan (\(\rm CH_4\)).

Für Campinggasflaschen benutzt man hingegen ein Gemisch aus Propan (\(\rm C_3H_8\)) und Butan (\(\rm C_4H_{10}\)). Auch dieses kann zu einer Gasexplosion führen. In diesem Fall hätte dann aber jemand den Unfall gezielt herbeigeführt.

3 Aufgabe
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Aufgabe

Finde mit Hilfe eines Gas-Chromatographen (GC) heraus, ob Herr Zündel zu Recht verhaftet wurde. Vertiefte Theorie dazu findet sich im Kapitel T2.


Bild: Aufbau eines Gas-Chromatographen

Bekannt sind auch die Gas-Chromatogramme von Erdgas und Campinggas (Referenz).

GC von Campinggas

GC von Erdgas

Zur Verfügung steht ausserdem eine Gas-Probe, welche die Polizei am Unfallort genommen hat.

Vorgehen: Schaue Dir das Erklärvideo an, oder lasse Dir die Apparatur durch den Lehrer erklären. Mache dann ein Chromatogramm der Probe, indem Du 1 mL Gas mit der Spritze in die Apparatur injizierst und gleichzeitig die Aufzeichnung startest. Lasse den GC etwa 3 Minuten aufzeichnen. Werte dann das Chromatogramm aus.

 
4 Auswertung
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VII Wer hat geschossen?
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Nachweis von Schmauchspuren

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Ein Mann ruft die Polizei an, er habe seine Ehefrau erschossen in der gemeinsamen Wohnung aufgefunden. Als Waffensammler besitzt der Ehemann verschiedenste Schusswaffen, die in der Wohnung selbst aufbewahrt werden.

Befragungen bei Bekannten ergeben, dass die Ehe schon länger zerrüttet war und der Ehemann schon mehrmals als gewalttätig aufgefallen ist. Schnell fällt der Verdacht daher auf ihn. Kriminaltechnische Untersuchungen sollen die Sachlage klären. 
 

2 Theorie
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Theorie

Eine Antwort liefert die Analyse von Schmauchspuren, welche nach Schussabgabe auf der Hand oder Kleider des möglichen Täters nachgewiesen werden können. Beim Schmauch handelt es sich um unverbrannte Pulverbestandteile, verdampfte Geschossrückstände oder Schwermetallbestandteile des Zündhütchens, welche sich auf dem Schützen ablagern kön-nen. Aus dem verbrannten Pulver oder der Zündmasse des Zündhütchens stammen Barium-Ionen, Blei-Ionen können aus bleihaltigen Geschossrückständen herrühren.


Abbildung 1: Bildung von Schmauch bei einem Schuss


Abbildung 2: Aufbau einer modernen Gewehr- oder Pistolenpatrone

Eine moderne Gewehr- oder Pistolen-Patrone besteht aus den folgenden Bestandteilen (vgl. Abb. 2):

  1. Das Projektil (Geschoss), oft noch als „Kugel“ bezeichnet. 
  2. Die Patronenhülse, die alle Teile zusammenhält.
  3. Das Treibmittel, zum Beispiel Schiesspulver oder Kordit.
  4. Die Auszieher-Rille, die zum Auswurf der Patrone benötigt wird.
  5. Das Zündhütchen, zur Zündung des Treibmittels
3 Ihre Aufgabe
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Ihre Aufgabe

Analytik-Prinzip: Gewisse Schwermetall-Ionen bilden mit Natrium-Rhodizonat eine farbige Verbindung. Der Vorversuch zeigt ihnen, um welche es sich dabei handelt. 

3.1 Vorversuch

Falls Du diesen Versuch nicht durchführen kannst respektive darfst, findest Du hier ein Video davon.

  • Auf je ein kleines Filterpapier werden genau in die Mitte jeweils zwei Tropfen der nach-folgenden Lösungen gegeben. 
    Hinweis: da diese Lösungen giftig sind, Hautkontakt vermeiden.
    -    Barium-Ionen
    -    Blei-Ionen
    -    Kupfer-Ionen
  • Nun gibt man überall 3-4 Tropfen der Natrium-Rhodizonat-Lösung (ebenfalls genau in die Mitte) dazu. Fotografiere und notiere das Resultat.
  • Die drei Filterpapier werden mit Hilfe einer Pinzette ins Gefäss „Abfall Schwermetall-Ionen“ gegeben und dieses wieder verschlossen.

3.2 Hauptversuch: Hat es auf dem Hemd des Verdächtigen Schmauchspuren?

  • Ein Filterpapier wird auf ein Haushaltspapier gelegt. Mit der Pipette tropft man gut ver-teilt wenig Weinsäurelösung darauf, so dass das ganze Filterpapier feucht ist.
  • Ein zweites Haushaltspapier wird daraufgelegt und leicht darübergestrichen. 
  • Das feuchte Filterpier ist nun bereit, um Schmauchspuren aufzunehmen. Gilt es ein Gewebe wie ein Hemd zu untersuchen, so presst man es einfach für einige Sekunden fest drauf.
  • Man kann damit aber auch die bereitgestellten Patronen innen und aussen gut abrei-ben. Die verwendete Patrone kommt in den bereitstehenden Behälter.
  • Das Filterpapier wird nun mit dem Föhn getrocknet.
  •  Zur Sichtbarmachung der Schmauchspuren gibt man etwas Natrium-Rhodizonat-Lösung auf das Filterpapier und trocknet erneut mit dem Föhn.
4 Auswertung
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Auswertung
  1. Mach ein Foto des Resultates und lade es hier hoch. 
  2. Kann aus der Analyse geschlossen werden, dass der Ehemann der Täter ist?
  3. Wir nehmen an, dass Schmauchspuren nachgewiesen werden konnten. Welche Einwände gäbe es, um den Ehemann zu entlasten? Sind andere Möglichkeiten denkbar, dass der Test ohne Waffengebrauch positiv verläuft?
  4. Wäre es denkbar, dass die Analyse der Schmauchspuren negativ verläuft und der Ehemann trotzdem der Täter ist?
5 Weiterführende Literatur
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VIII Vandalenakt: Wer war der Sprayer?
IX Zusatzaufgabe: Mikrospuren von Kunststoffen
X Zusatzaufgabe: Unfall oder Giftmord?