Luminol
La luminiscencia es un fenómeno producido por las moléculas de materia, que al ser lo suficientemente excitadas, emiten luz visible. Generalmente, la energía proviene de fuentes externas, como es el caso de la electricidad en las lámparas de neón, o el calor proveniente de una combustión. Sin embargo, también es posible producir luz por medio de reacciones químicas, que tienen como ventaja la baja producción de calor, aunque la emisión es bastante breve. Esta es la llamada luz fría.
Existen distintos modos de producir luz fría. En este experimento, se explicarán las propiedades de la quimioluminiscencia, con el estudio de las cualidades del luminol. Entre los otros modos de producción de luz fría, se encuentran la fluorescencia, y la fosforescencia. La fluorescencia se debe a la absorción de ondas electromagnéticas de alta frecuencia, y la inmediata emisión de fotones de frecuencia más baja (léase, luz visible), como por ejemplo, en las lámparas de ultravioletas. La fosforescencia consiste en la reemisión progresiva de la energía captada inicialmente por el material, como por ejemplo, en las pantallas de rayos catódicos. En cambio, la quimioluminiscencia es propia de reacciones donde uno de los reactivos recibe una alta excitación, con la posterior emisión de luz visible. En la naturaleza se encuentran varias proteínas quimioluminiscentes, como las presentes en las luciérnagas, los peces de la región abisal, y algunas bacterias. Creadas por el hombre, hay infinidad de compuestos, pero el más usado en la industria y la investigación es el luminol (C8H7N3O2. 5-Amino-1,2,3,4-tetrahidro-phtalazin-1,4-dion).RESUMEN
El luminol posee la capacidad de enseñar por medio de luz visible, cuando es oxidado. Por esto es una herramienta muy utilizada en la investigación forense, ya que gracias a sus propiedades; puede revelar, en solución con un oxidante, hasta los rastros más ínfimos de sangre, por medio de un brillo azulado. Esta peculiar característica facilita el reconocimiento de aquellas sustancias oxidantes o sus catalizadores en situaciones que requieren rapidez y efectividad, tal como la escena de un crimen donde se demanda el señalamiento de cualquier trazo de sangre.
La reacción del luminol precisa de un medio alcalino, el cual sirve para disolver y cargar negativamente la molécula. El oxidante, que suele ser Peroxido de Hidrogeno, libera y reemplaza dos de los Nitrógenos, llevando así a la molécula a el mencionado estado de excitación.
Finalmente se obtiene el luminol oxidado y cargado, el fotón, y Nitrógeno gaseoso.
Las reacciones de luminol requieren de un catalizador. Usualmente es una sal o metal de transición, los cuales son muy accesibles. Específicamente en el caso de la sangre, el Hierro (Fe) de la Hemoglobina es un poderoso catalizador. Las propiedades de la sangre permiten una excelente optimización de la oxidación del luminol, esta reacción cuenta con la suficiente sensibilidad como para detectar manchas diminutas de sangre, gracias a que puede reaccionar a 1ppm (parte por millón).
EXPERIMENTACION
En el laboratorio se comenzó por demostrar la reacción básica del luminol con varios catalizadores, bases, y oxidantes. Mas adelante se expuso en una solución de agua, una base, y Peróxido de Hidrogeno, solución que fue analizada en sangre y otros compuestos típicos de un hogar que podrían causar confusiones en la detección de sangre. La siguiente tabla ilustra las reacciones y los resultados relativos de cada una.
Se obtuvo una considerable afinidad entre los reactivos, todos reaccionaron de manera inmediata produciendo un brillo azul muy fuerte. Las duraciones variaron mucho, comenzando por la oxidación con blanqueador, la cual solo duraba unos 3 segundos, en los cuales burbujeaba rápidamente el Nitrógeno. Además se obtuvo un brillo muy intenso y puntual.
Las reacciones con Sulfato de Cobre(II) y Hexacianoferrato de Potasio(III) resultaron de gran similitud, se caracterizaron por el mismo color azulado y por una duración de alrededor de 5 minutos. En ambas reacciones fue utilizado el mismo oxidante y medio alcalino, ya que estos actúan de igual manera como catalizadores.
El Nitrato de Cobalto(II) mantuvo el brillo por mas de 20 minutos, decayendo lentamente su intensidad. Su color era un poco más verdoso que el de las demás reacciones. La baja concentración del catalizador demuestra la proporcionalidad de la reacción con esta variable.
Al enfocarse en la reacción con sangre se encontró el brillo mas intenso entre todas las reacciones. Efectivamente cualquier cantidad de sangre, seca o fresca, inclusive hasta una tela y un cuchillo lavados con jabón producían el característico brillo azul, con las minúsculas cantidades de sangre o luminol, el brillo persistía entre 5 y 30 segundos. Al comparar la reacción entre la sangre seca y fresca, el color e intensidad eran iguales, pero la sangre fresca se opacaba un poco más rápido por la espuma blanca producida en la reacción del H2O2 con la sangre, probablemente había un exceso del oxidante. De todas maneras no fue necesario recurrir a proporciones perfectas para crear una solución que detecte la sangre. A partir de luminol, agua, H2O2, y una base cualquiera con pH mayor a 9 (NaHCO3, Na2CO3,y NH3) obtuvimos iguales resultados con la reacción de la sangre. Tan solo se debe precaver en que esta solución solo dura unas horas o días, según la temperatura en que se conserve. Finalmente fue comprobado que la sangre puede diferenciarse de otras sustancias que causan la oxidación del luminol en escenarios comunes de la ciencia forense. Tal como lo es el blanqueador, el cual produce un destello más breve y concentrado que el de la sangre. Los compuestos de origen vegetal, como la mayoría de frutas, no produjeron reacción alguna con el luminol.
