Handboek - CLZ vaklokalen
Handboek - CLZ vaklokalen
Handboek - CLZ vaklokalen
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Inhoudsopgave<br />
Inleiding Forensisch onderzoek 6<br />
De moord op T. Thijssen 6<br />
Werken in een groep 7<br />
Voorkennis en vaardigheden 8<br />
Opbouw van de module 9<br />
Doelstellingen van de module 9<br />
Dossier 10<br />
Het politiedossier T. Thijssen 13<br />
Beschrijving Plaats Delict 13<br />
Plaats delict detail 17<br />
Plaats delict overzicht 18<br />
Tekening autoCamping ‘de Heideroosjes’ 19<br />
Camping ‘de Heideroosjes’ 20<br />
Vingersporen 21<br />
Voetsporen 22<br />
Sporen op de huls en kogel 23<br />
Het schilderij 24<br />
Ondervraagden 25<br />
DNA profielen 30<br />
Vingerafdrukken 31<br />
Rapport Patholoog-anatoom 44<br />
Verklaring ondervraagden 48<br />
<strong>Handboek</strong> 1 Vingersporenonderzoek 55<br />
1.1 Vingerafdrukken zijn uniek 55<br />
1.2 Vingerafdrukken zichtbaar maken 56<br />
1.3 Classificatie en identificatie 57<br />
1.4 Dossier 61<br />
<strong>Handboek</strong> 2 Technisch ontwerpen 63<br />
2.1 Ontwerpen 63<br />
2.2 Ontwerpprobleem analyseren en beschrijven 64<br />
2.3 Programma van eisen opstellen 64<br />
2.4 (Deel)uitwerkingen bedenken 65<br />
2.5 Ontwerpvoorstel formuleren 65<br />
2.6 Proefontwerp realiseren 66<br />
2.7 Proefontwerp testen en evalueren 66<br />
2.8 Een technisch ontwerp zelf maken 66<br />
2.9 Dossier 68<br />
<strong>Handboek</strong> 3 Voetsporen 69<br />
3.1 Grondeigenschappen 69<br />
3.2 Lengte van de dader 74<br />
3.3 Dossier 75<br />
<strong>Handboek</strong> 4 Stofeigenschappen 76<br />
4.1 Zuivere stoffen en mengsels 76<br />
4.2 Eigenschappen van moleculen 77<br />
4.3 Apolair/polair? 78<br />
4.4 Oplosbaarheid van zouten 80
4.5 Het dossier 82<br />
<strong>Handboek</strong> 5 Chromatografie 84<br />
5.1 Gelijk of ongelijk? 84<br />
5.2 De stift en de cheque 84<br />
5.3 Chromatografie 85<br />
5.4 Dossier 89<br />
<strong>Handboek</strong> 6 Ballistiek 91<br />
6.1 Sporen van kogels 91<br />
6.2 Energie van een kogel 92<br />
6.3 Dossier 96<br />
<strong>Handboek</strong> 7 Bloedonderzoek 98<br />
7.1 Inleiding 98<br />
7.2 Luminol 98<br />
7.3 Dossier 101<br />
<strong>Handboek</strong> 8 Forensisch DNA-onderzoek 102<br />
8.1 Uit het proces-verbaal 102<br />
8.2 DNA 102<br />
8.3 DNA als bewijsmateriaal 106<br />
8.4 De techniek om een DNA-profiel te maken 106<br />
8.5 De PCR-techniek 107<br />
8.6 Het bepalen van het aantal herhalingen 110<br />
8.7 Een volledig DNA-profiel 112<br />
8.8 De DNA-databank en het vergelijken van<br />
profielen 113<br />
8.9 Berekende frequentie van een DNA-profiel 115<br />
8.10 Dossier 118<br />
9. Afsluiting 120<br />
URL-lijst 122
<strong>Handboek</strong>en
<strong>Handboek</strong> 1 Vingersporenonderzoek<br />
1.1 Vingerafdrukken zijn uniek<br />
Een op een voorwerp achtergelaten afdruk van een<br />
vinger heet een vingerafdruk. Vingerafdrukken blijven<br />
achter op alles wat je vastpakt: op de klink van de deur<br />
die je opent of op het glas waaruit je drinkt.<br />
Tijdens het vastpakken van een voorwerp breng je een<br />
laagje huidvet op het voorwerp over. Je kunt dat zien<br />
aan vingerafdrukken op een ruit of op een glimmend<br />
tafelblad. Hierdoor ontstaat er een soort stempel.<br />
Opdracht 5<br />
Je hebt hierboven gelezen dat een vingerafdruk kan<br />
ontstaan door middel van een laagje huidvet. Bedenk<br />
nog drie manieren waardoor vingerafdruk op<br />
voorwerpen achter kunnen blijven.<br />
De afdruk wordt veroorzaakt door de zogenaamde<br />
papillairlijnen. Dit zijn lijnvormige verhogingen van de<br />
huid (denk bijvoorbeeld aan dijken langs een rivier).<br />
Je vraagt je nu misschien af hoe een vingerafdruk<br />
ontstaat en hoe je die zichtbaar kunt maken. In de<br />
papillairlijnen bevinden zich heel veel poriën (kleine<br />
openingen), waardoor continu meer of minder<br />
transpiratievocht (zweet) naar buiten komt. Dit<br />
transpiratievocht verspreidt zich over de papillairlijnen<br />
en bestaat uit een mengsel van allerlei stoffen,<br />
waaronder vetten, zouten en vooral water. Het water<br />
verdampt, maar de vetten, zouten en andere stoffen<br />
blijven op (en ook tussen) de papillairlijnen achter.<br />
Wanneer je vingers nu in contact komen met een<br />
voorwerp, bijvoorbeeld als je het vastpakt, worden het<br />
transpiratievocht en vooral de niet verdampte stoffen,<br />
zoals vetten en zouten, daarop overgebracht. Zo<br />
ontstaat op het voorwerp een (meestal onzichtbare)<br />
vettige afdruk van het huidlijnenpatroon, de<br />
vingerafdruk. Deze vettige afdruk kun je met diverse<br />
poeders zichtbaar maken.<br />
De Engelse geleerde Sir Francis Galton bestudeerde aan<br />
het einde van de 19 de eeuw vingerafdrukken en kwam<br />
tot de conclusie dat vingerafdrukken per persoon uniek<br />
zijn. Zelfs eeneiige tweelingen hebben verschillende<br />
vingerafdrukken. De vorm van een vingerafdruk<br />
ontstaat in de 10 e week van de zwangerschap en blijft<br />
het hele mensenleven hetzelfde.
1.2 Vingerafdrukken zichtbaar<br />
maken<br />
De afdruk van een voet of schoenzool in aarde of<br />
sneeuw is meestal direct te zien. Met gips kun je<br />
hiervan direct een afdruk maken. Vingerafdrukken zijn<br />
echter meestal niet direct te zien. Je moet ze eerst<br />
zichtbaar maken. Dit kan op verschillende manieren.<br />
Opdracht 6<br />
Bekijk ►URL4. Beschrijf kort vier manieren waarop je<br />
vingerafdrukken zichtbaar kunt maken.<br />
Experiment 7: zelf vingerafdrukken zichtbaar maken<br />
In dit experiment ga je zelf proberen om<br />
vingerafdrukken zichtbaar te maken.<br />
Afhankelijk van het voorwerp dat je hebt gekregen, ga<br />
je bepalen welk poeder het meest geschikt is om te<br />
gebruiken.<br />
Benodigdheden<br />
Per groepje heb je het volgende nodig:<br />
• doekjes<br />
• twee stof/mondkapjes<br />
• pincet/handschoenen<br />
• make-up kwastje<br />
• twee voorwerpen (objectglaasje, glazuur, verf,<br />
zwart kunststof, wit kunststof of…..)<br />
• (zeer fijn) poeder.<br />
• Om te gebruiken als poeder heb je de keuze uit:<br />
• koolstofpoeder/grafiet<br />
• poedersuiker<br />
• aluminiumpoeder<br />
• talkpoeder<br />
• krijtpoeder<br />
• make-up poeder (blusher rouge).<br />
Uitvoering<br />
• Maak de twee voorwerpen goed schoon met een<br />
doekje en raak ze daarna niet meer met blote<br />
handen aan. Gebruik een pincet of handschoenen.<br />
• Zet met je duim een duidelijke afdruk op de<br />
voorwerpen.<br />
• Bedenk welk(e) poeder(s) je wilt gebruiken voor<br />
jouw voorwerp(en) om de vingerafdruk(ken)<br />
zichtbaar te maken. Als je een poeder hebt gekozen,<br />
bepaal je, eventueel aan de hand van de<br />
chemiekaarten, of het nodig is om een<br />
stof/mondkapje te gebruiken.<br />
• Dompel de kwast in het gekozen poeder en strijk<br />
héél voorzichtig met de kwast over de ondergrond
totdat de vingerafdruk goed zichtbaar is geworden.<br />
Ruim gemorst poeder direct op. Gebruik de loep om<br />
te bepalen of er genoeg detail in de vingerafdruk te<br />
zien is.<br />
Resultaat<br />
Welk poeder is nu het meest geschikt voor welk<br />
voorwerp? Verzamel de gegevens van de andere<br />
groepjes in je klas.<br />
Waar moeten poeder en voorwerp aan voldoen om een<br />
bruikbare combinatie op te leveren? Verwerk de<br />
gegevens en je analyse in jouw forensische<br />
onderzoeksdossier.<br />
1.3 Classificatie en identificatie<br />
De stelling dat vingerafdrukken uniek zijn, is empirisch<br />
bepaald. Dat wil zeggen dat deze stelling verkregen is<br />
uit experimenten of ervaring. In de meer dan 100 jaar<br />
dat vingerafdrukken onderzocht worden, zijn er nog<br />
nooit twee dezelfde vingerafdrukken van verschillende<br />
personen gevonden.<br />
In verschillende databanken over de gehele wereld<br />
zitten miljarden vingerafdrukken die allemaal<br />
verschillend zijn. Omdat vingerafdrukken uniek zijn,<br />
zijn ze uitermate geschikt voor identificatie van<br />
personen. Dit in tegenstelling tot kenmerken van<br />
personen die niet uniek zijn zoals de bloedgroep.<br />
Vraag 8<br />
Noem nog drie kenmerken die mensen met anderen<br />
gemeen kunnen hebben.<br />
Behalve dat vingerafdrukken per persoon uniek zijn,<br />
vond Galton nog drie redenen waarom vingerafdrukken<br />
goed gebruikt kunnen worden voor identificatie:<br />
• het lijnenpatroon van de vingerhuid blijft levenslang<br />
hetzelfde<br />
• de variatie in het aantal verschillende patronen is<br />
erg groot<br />
• vingerafdrukken kunnen geclassificeerd worden.<br />
Vraag 9<br />
Wat betekent classificeren?<br />
Maar wat maakt vingerafdrukken nu zo uniek? De<br />
verschillen tussen huidlijnenpatronen kun je<br />
beschrijven door ze in te delen bij een aantal<br />
hoofdgroepen. Deze hoofdgroepen kenmerken zich door<br />
verschillende globale figuren in het huidlijnenpatroon<br />
die hoofdpatronen heten.
Opdracht 10<br />
Bekijk het document op het vaklokaal ►scansvingerafdrukken.nl.pdf<br />
Teken en benoem drie hoofdpatronen.<br />
Naast het onderscheid in hoofdpatronen kun je<br />
onderscheid maken door te kijken naar details in het<br />
lijnenpatroon. Kenmerkende details heten typica,<br />
omdat deze typisch zijn voor het huidlijnenpatroon van<br />
de betreffende persoon.<br />
Kenmerkende details kunnen bijvoorbeeld punten zijn<br />
waar huidlijnen splitsen of stoppen.<br />
Opdracht 11<br />
Kijk in het vaklokaal naar het volgende document<br />
►scans-vingerafdrukken.nl.pdf<br />
Teken en benoem drie typica.<br />
De papillairlijnen van een vingerafdruk vormen dus<br />
figuren, waarvan de details uniek zijn. In een forensisch<br />
onderzoek kijk je bij het vergelijken van<br />
vingerafdrukken in de eerste plaats naar de<br />
hoofdgroepen. Vervolgens zoek je overeenkomende<br />
typica op overeenkomende onderlinge posities, de<br />
zogenaamde dactyloscopische punten. (Dactyloscopie<br />
komt uit het Grieks en betekent: kijken naar vingers.)<br />
Op basis van deze dactyloscopische punten vindt<br />
identificatie plaats. In een strafrechtelijk onderzoek<br />
neemt de recherche vingerafdrukken van alle tien de<br />
vingers van een verdachte. Vervolgens maakt de<br />
recherche hiervan inktafdrukken op papier en bergt<br />
deze, gesorteerd naar hand en vinger, op in het<br />
archief. Om een verdachte uit te sluiten of te koppelen<br />
aan een misdaad, vergelijkt men de afdrukken in het<br />
archief met een op de plaats delict gevonden afdruk.<br />
Bij dit vergelijken let de rechercheur dus op de<br />
aanwezigheid en de onderlinge posities van de<br />
verschillende typica. In Nederland eist de rechter dat<br />
er minimaal 12 punten van overeenkomst zijn.
Figuur 3: gedeelte van een vingerafdruk<br />
Vraag 12<br />
In figuur 3 is een vingerafdruk met 12 typica<br />
weergegeven. Benoem de 12 typica.<br />
Op zoek naar een match<br />
Als de PD vingerafdrukken heeft opgeleverd, moet er<br />
gezocht worden naar de persoon die ze heeft<br />
achtergelaten. Dit lijkt makkelijker dan het is. Als er<br />
twee vingerafdrukken vergeleken moeten worden, de<br />
gevonden vingerafdruk en een vingerafdruk uit een<br />
bestand, is dit nog wel mogelijk. Maar als een match<br />
(overeenkomst) gezocht moet worden tussen de<br />
gevonden afdruk en een databestand van een paar<br />
duizend personen, elk met 10 vingerafdrukken dan is<br />
dat onmogelijk. Ook een computer de plaatjes laten<br />
vergelijken is onmogelijk, omdat de plaatjes van twee<br />
vingerafdrukken van dezelfde vinger nooit identiek<br />
zullen zijn.<br />
In dat geval wordt van belang hoe de vingerafdrukken<br />
in de database worden opgeslagen en welke<br />
zoekprocedure wordt gehanteerd.<br />
Een mogelijkheid is om in de database niet de<br />
vingerafdruk zelf op te slaan maar de classificatiecode.<br />
Zoeken op code is veel simpeler dan het vergelijken van<br />
plaatjes. Maar is er een code te bedenken die net zo<br />
uniek is als de vingerafdruk zelf?<br />
Een antwoord is te geven met behulp van figuur 4.
Figuur 4: een vingerpatroon<br />
Ingetekend zijn een aantal dactyloscopische punten<br />
met de verbindingen tussen die punten. De kleur geeft<br />
het type aan. Bijvoorbeeld 3 delta’s, 4 bifurcaties, 6<br />
eindpunten. In totaal zijn er hier dus 13<br />
dactyloscopische punten getekend.<br />
De cijfers bij de verbindingen geeft aan hoeveel<br />
papillairlijnen er liggen tussen de twee betrokken<br />
typica.<br />
Het opslaan van deze patronen is natuurlijk op vele<br />
verschillende manieren mogelijk maar neemt veel<br />
minder ruimte in dan het digitaal opslaan van een<br />
plaatje.<br />
Opdracht 13<br />
In figuur 4 is te zien dat het aantal verbindingen sneller<br />
toeneemt dan het aantal punten.<br />
a. Teken 5 punten met hun verbindingen. Hoeveel zijn<br />
dit er?<br />
b. Hoeveel verbindingen zijn er bij N punten?<br />
c. Bereken met de formule bij b hoeveel verbindingen<br />
er bestaan bij 13 punten.<br />
Experiment 14: dactyloscopische punten<br />
In deze proef ga je op zoek naar de hoofdpatronen en<br />
typica (dactyloscopische punten) in de gevonden<br />
vingerafdrukken op de plaats delict. Je gaat daartoe de<br />
vingerafdruk beschrijven. Mocht je de vingerafdruk<br />
willen vergroten, gebruik dan een vergrootglas<br />
Benodigdheden<br />
• vergrootglas<br />
• de vingerafdrukkaarten van de verdachten<br />
• de vingerafdrukken gevonden op de PD.
4. Achtergrondinformatie: in het echt<br />
Wat je in experiment 14 gedaan hebt, is door<br />
forensische onderzoeksinstituten, zoals het NFI, op<br />
grote schaal gedaan met de vingerafdrukken van vele<br />
personen (meestal misdadigers). In grote digitale<br />
databanken zijn foto’s opgenomen van de<br />
vingerafdrukken die geclassificeerd zijn naar onder<br />
andere soort vinger en hoofdpatronen.<br />
Sinds 1990 werkt de Nederlandse Technische Recherche<br />
met Het Automatische VingerAfdrukkensysteem<br />
Nederlandse Kollectie (HAVANK). In deze zoekmachine<br />
staan twaalf miljoen dactysporen (vingersporen) van<br />
onopgeloste delicten, ongeïdentificeerde slachtoffers,<br />
Nederlanders die met de politie in aanraking zijn<br />
geweest, asielzoekers en internationale verdachten. De<br />
gevonden sporen worden geanalyseerd op basis van<br />
enkele kenmerken, zoals van welke hand en vinger het<br />
vingerspoor afkomstig is en wat het typerende patroon<br />
is. Vervolgens scant een specialist de vingerafdruk op<br />
twaalf dactyloscopische punten en deze punten worden<br />
ingevoerd in het HAVANK. Deze punten worden met<br />
elkaar verbonden, waardoor een soort sterrenbeeld<br />
ontstaat. De vorm van dat sterrenbeeld wordt gebruikt<br />
voor het doorzoeken van de database.<br />
Uitvoering<br />
In deze opdracht moet je de zeven vingersporen<br />
gevonden op de PD vergelijken met de 120<br />
vingerafdrukken van de verdachten. Bepreek met je<br />
klas hoe je dit het effectiefst en snelst kunt doen. De<br />
onderstaande punten kunnen als leidraad dienen.<br />
• Beschrijf de hoofdpatronen van de huidlijnen van de<br />
vingersporen VINGER01 tot VINGER07.<br />
• Bedenk of het vingerspoor afkomstig zou kunnen zijn<br />
van een bepaalde vinger. Waaraan zou je dit kunnen<br />
zien?<br />
• Probeer 12 typica (dactyloscopische punten) te<br />
vinden en markeer ze met een puntje en een<br />
nummertje van 1 tot 12.<br />
• Maak een patroon op de wijze van figuur 4.<br />
• Ga na hoe nu de vingerafdrukken moeten worden<br />
vergeleken met de database.<br />
1.4 Dossier<br />
In deze paragraaf heb je geleerd dat vingerafdrukken<br />
uniek zijn voor ieder mens en dat ze bovendien<br />
onveranderlijk zijn. Beide eigenschappen zorgen er<br />
voor dat vingerafdrukken erg geschikt zijn voor<br />
identificatie.
Je hebt vingerafdrukken geclassificeerd en geleerd<br />
welke hoofdpatronen en typica er zijn.<br />
Je hebt de vingersporen van de PD geclassificeerd en<br />
vergeleken met die van de verdachten. Misschien heb<br />
je wel een of meerdere ‘matches’ gevonden.<br />
Maar wat betekent het verder?<br />
• Betekent dit dat deze verdachte de moordenaar is?<br />
• Is dit genoeg om deze verdachte te veroordelen voor<br />
de gepleegde moord?<br />
• Op welke manier draagt deze kennis bij aan het<br />
oplossen van de gepleegde moord en het veroordeeld<br />
krijgen van de dader?<br />
Opdracht 15: dossier<br />
Schrijf in je dossier een korte verhandeling, van<br />
ongeveer 250 woorden, waarin je ingaat op deze<br />
punten en waarbij je de relevantie van dit<br />
bewijsmateriaal bespreekt.
<strong>Handboek</strong> 3 Voetsporen<br />
Figuur 7: Japans sterrenzand<br />
(boven), glauconietzand (midden) en<br />
obsidiaanzand (onder)<br />
3.1 Grondeigenschappen<br />
De ene grond is de andere niet. Gelukkig maar, want<br />
verschillende grondsoorten creëren diversiteit in het<br />
planten- en dierenrijk. De ene plant groeit liever op<br />
een zure bodem, de andere op een voedselarme<br />
zandgrond. Er zijn ook plantjes die op sterk<br />
verontreinigde bodems kunnen groeien.<br />
Verschillen in grondsoorten kunnen ook gebruikt<br />
worden in het forensisch onderzoek. Komt de grond<br />
onder de zolen van de verdachte overeen met die van<br />
de PD? En is de grond onder de zolen van het<br />
slachtoffer gelijk aan die van de PD? Wanneer er een<br />
andere grondsoort onder zijn zolen wordt gevonden, is<br />
het waarschijnlijk dat het slachtoffer gedumpt is.<br />
Hoe kun je onderscheid maken tussen verschillende<br />
grondsoorten? In dit handboek zullen we de volgende<br />
methodes toelichten en uitvoeren: pH, geleidbaarheid,<br />
waterabsorberend vermogen en uiterlijke kenmerken<br />
onder een vergrootglas.<br />
In de figuren aan de linkerkant zie je vergrotingen van<br />
speciale grondsoorten. De bovenste is het Japans<br />
sterrenzand, waarvan de grootste skeletjes een<br />
doorsnede van ca. 2 mm hebben. De middelste foto is<br />
glauconietzand uit een grondboring in Nederland. En de<br />
laatste foto is het obsidiaanzand uit Punaluu (Hawaii)<br />
met een korrelgrootte van ca. 0,5-1,0 mm. Zand<br />
meenemen van dit strand is verboden. Volgens een<br />
lokale legende is degene die dit wel doet vervloekt<br />
totdat hij al het zand weer terugbrengt - tot op de<br />
laatste korrel.<br />
Op de uiterlijke kenmerken kan er onderscheid worden<br />
gemaakt tussen de zandsoorten. Maar dit is niet altijd<br />
even gemakkelijk. Om de verschillen tussen<br />
grondsoorten te belichten, moeten we eerst weten wat<br />
grond precies is.<br />
Grond bestaat uit kleine korreltjes steen, mineralen en<br />
organisch materiaal. De verhouding tussen deze<br />
componenten en de afkomst maakt dat iedere<br />
grondsoort uniek is en dus ook unieke eigenschappen<br />
bezit. De componenten bepalen onder andere de pH,
geleidbaarheid, waterabsorberend vermogen en het<br />
uiterlijk ( zoals kleur, structuur, korrelgrootte) van de<br />
grond.<br />
De grond op een bepaalde plek kan ook veranderen. De<br />
grond van een rivierbedding verandert van maand tot<br />
maand door de fluctuerende waterniveaus.<br />
Soortelijke geleidbaarheid<br />
De geleidbaarheid G van een bepaalde grondlaag geeft<br />
aan hoe goed die laag elektriciteit kan geleiden. Het is<br />
dus in feite het omgekeerde van de elektrische<br />
weerstand R (in Ω):<br />
G<br />
R<br />
1<br />
=<br />
G moet dan ook worden uitgedrukt in Ω -1 . Deze eenheid<br />
heeft de naam Siemens (S) gekregen.<br />
(1)<br />
De lading stroomt makkelijker door een grondlaag<br />
naarmate de doorsnede A ( in m 2 ) groter is en<br />
moeilijker naarmate de stroomweg l (in m) langer is.<br />
Voor de geleidbaarheid G geldt dus G~A en G~1/l<br />
Dus:<br />
A<br />
G = σ<br />
l<br />
De evenredigheidsconstante σ is een stofeigenschap en<br />
wordt de soortelijke geleidbaarheid genoemd. Deze<br />
grootheid geeft dus aan wat de geleidbaarheid is van<br />
een hoeveelheid grond met een doorsnede van 1 m 2 en<br />
een lengte van 1 m.<br />
Opdracht 18<br />
Leid af dat de eenheid van σ de S/m is.<br />
Bij forensisch onderzoek zijn we niet zozeer<br />
geïnteresseerd in de eigenschappen van een grondlaag,<br />
maar meer in de eigenschappen van de grond zelf. Dus<br />
σ is interessanter dan G.<br />
Zoutconcentratie en pH hebben veel invloed op σ. Dus<br />
de soortelijke geleidbaarheid van de grond onder de<br />
zolen van Thijssen kan een aanwijzing bevatten over de<br />
grondsoort waar hij het laatst over heeft gelopen.<br />
Zoutconcentratie<br />
Ionen maken de grond geleidbaar. De geleidbaarheid is<br />
dus een maat voor de hoeveelheid ionen in de grond.<br />
(2)
Figuur 8: proefopstelling<br />
Zouten bepalen grotendeels de geleidbaarheid van een<br />
bodem.<br />
De geleidelijke toename van het zoutgehalte in bodem<br />
wordt verzilting genoemd. Verzilting kan ontstaan door<br />
verdamping van water uit de bodem, waardoor het zout<br />
achterblijft en toeneemt in concentratie. Dit gaat vaak<br />
gepaard met slechte drainage en droog weer. Een<br />
voorbeeld hiervan is de grond rondom de Dode Zee.<br />
Binnen een aantal decennia zal de Dode Zee zijn<br />
verdwenen door toenemende verdamping. Dit gaat<br />
gepaard met afnemende wateraanvoer via rivieren naar<br />
de Dode Zee vanwege stijgend watergebruik door<br />
mensen.<br />
De geleidbaarheid wordt niet alleen bepaald voor de<br />
concentratie zoutionen. OH - en H + ionen kunnen de<br />
geleidbaarheid ook doen toenemen. Een bodem kan een<br />
lage zoutconcentratie hebben, maar een hoge<br />
geleidbaarheid door een lage pH.<br />
Opdracht 19<br />
Bekijk de proefopstelling in figuur 8.<br />
Twee elektroden met afmetingen van 3 bij 4 cm steken<br />
in een bakje met rivierzand dat is vervuild. De<br />
elektroden staan op 10 cm van elkaar.<br />
Men zet 5,0 V over het bakje en de stroom wordt<br />
gemeten. Er blijkt een stroom van 3,0 mA lopen.<br />
Neem aan dat de stroom alleen loopt tussen de twee<br />
elektroden en homogeen verdeeld is over de grond<br />
tussen de elektroden.<br />
a. Bereken de geleidbaarheid van deze opstelling<br />
b. Bereken de soortelijke geleidbaarheid van dit<br />
rivierzand.<br />
pH<br />
De pH is een maat voor de zuurtegraad. Citroensap is<br />
zuurder dan water. Citroensap heeft daardoor een<br />
lagere pH dan water. Een oplossing met een pH lager<br />
dan 7 wordt een zure oplossing genoemd. Is de pH<br />
hoger dan 7, dan is de oplossing basisch. Wanneer de<br />
oplossing gelijk is aan 7, wordt deze pH neutraal<br />
genoemd.<br />
Grond met een grote hoeveelheid organisch materiaal is<br />
doorgaans zuurder dan grond zonder organisch<br />
materiaal. Veengrond bijvoorbeeld bevat een grote<br />
hoeveelheid organisch materiaal en heeft een lage pH.<br />
Veen bestaat uit een natte hoeveelheid dood<br />
plantenmateriaal. Door de grote hoeveelheid water in
Figuur 9: Het meisje van Yde<br />
Door een zuurstofarme en zure<br />
omgeving van veen blijven lichamen<br />
soms jarenlang goed geconserveerd.<br />
Een van de bekende veenlijken is die<br />
van ‘het meisje van Yde’, dat op 12<br />
mei 1897 uit het Stijfsteen tussen<br />
Yde en Vries werd opgegraven. Uit<br />
14 C-datering blijkt dat zij tussen 54<br />
v. Chr. En 128 n. CHr. is gestorven.<br />
Zij was op dat moment 1,40 m groot<br />
en ongeveer 16 jaar oud.<br />
veen, ontstaat er een zuurstofarme omgeving waarin de<br />
bacteriën de plantenresten zuurstofarm (anaëroob)<br />
verteren. Hierbij komen onder andere zuren vrij.<br />
Sommige mineralen kunnen de pH van de grond ook<br />
beïnvloeden, wanneer ze in water oplossen. Kalk<br />
(CaCO3) bijvoorbeeld reageert met water (H2O) tot<br />
HCO3 - en OH - ionen, die de bodem meer basisch maken.<br />
Waterabsorberend vermogen<br />
Het waterabsorberende vermogen verschilt per<br />
grondsoort. Globaal gezien heeft grond, bestaande uit<br />
kleine deeltjes zoals kleideeltjes een groot<br />
waterabsorberend vermogen. Zand bestaat uit grotere<br />
korrels en houdt minder water vast dan klei. De<br />
chemische samenstelling van de gronddeeltjes speelt<br />
ook een rol. Kleideeltjes bijvoorbeeld zijn geladen en<br />
‘trekken’ hierdoor gemakkelijker water aan. Grotere<br />
hoeveelheden organisch materiaal verhogen het<br />
waterabsorberende vermogen.<br />
Kleur<br />
De kleur van de grond wordt bepaald door zijn<br />
compositie. Organisch materiaal maakt de grond<br />
donkerder. Mineralen kunnen de grond ook een kleur<br />
meegeven. IJzerionen maken de grond roder, zoals de<br />
Uluru berg in Australië.
Figuur 10: Uluru berg in Australië<br />
Experiment 20: gedumpt?<br />
In het volgende experiment ga je onderzoeken of de<br />
verdachte op de PD is geweest.<br />
Het lichaam van Theo Thijssen kan ook gedumpt zijn.<br />
Komt de grond onder zijn zolen overeen met die van de<br />
PD?<br />
Benodigdheden<br />
• 100 g van de grondmonsters van de voetzolen,<br />
afkomstig van de verdachten (BODEM01 tot<br />
BODEM10).<br />
• 100 g van het grondmonster van de PD (BODEM11)<br />
• pH-meter<br />
• opstelling om de geleidbaarheid te meten<br />
• vergrootglas<br />
• 100 mL maatcilinder<br />
• filtreerpapier ( met een diameter van 12.5 cm)<br />
• gedestilleerd water in bekerglas<br />
• 250 mL bekerglazen<br />
• 400 mL bekerglas<br />
• 50 mL bekerglas voor gedestilleerd water<br />
• lepels<br />
• trechters<br />
• weegschaal en papier voor het afwegen.<br />
Uitvoering<br />
a. Bespreek met de klas hoe de grondmonsters<br />
verdeeld gaan worden, zodat niet iedereen tien<br />
monsters moet analyseren. Zet de resultaten in de<br />
tabel in figuur 11<br />
b. Label een 250 mL bekerglas met jouw grondmonster<br />
(BODEMX).<br />
c. Weeg 50 g van het bodemmonster af en breng de<br />
grond over in het 250 mL bekerglas.<br />
d. Meet 100 mL gedestilleerd water af in de<br />
maatcilinder en giet het bij de grond.<br />
e. Roer het mengsel goed door met een lepel. Roer<br />
elke drie minuten voor totaal 15 minuten.
BODEM X pH<br />
BODEM01<br />
BODEM02<br />
BODEM03<br />
BODEM04<br />
BODEM05<br />
BODEM06<br />
BODEM07<br />
BODEM08<br />
BODEM09<br />
BODEM10<br />
BODEM11 (PD)<br />
Figuur 11: resultaten grondonderzoek<br />
f. Laat het mengsel 5 minuten bezinken. Was de lepel<br />
met gedestilleerd water om contaminatie met<br />
andere grondmonsters te voorkomen.<br />
g. Meet de pH van het grondmonster, vraag de leraar<br />
voor hulp indien nodig.<br />
h. Meet de geleidbaarheid van het grondmonster,<br />
vraag de leraar voor hulp indien nodig.<br />
j. Hoe ziet het droge grondmonster eruit onder het<br />
vergrootglas. Maak een schets van de<br />
grondstructuur.<br />
i. Bepaal het waterabsorberend vermogen van de<br />
grond als volgt: vouw het filter in de trechter en<br />
breng 50 g van het droge grondmonster over in het<br />
filter. Vraag een medeleerling om de trechter boven<br />
een 400 mL bekerglas te houden. Meet 100 mL<br />
gedestilleerd water af in een maatcilinder en giet<br />
het water in de trechter. Laat de trechter voor 60<br />
seconden uitdruppelen. Giet het water in het 400<br />
mL bekerglas terug in de maatcilinder. Bepaal de<br />
hoeveelheid water die door de grond is<br />
geabsorbeerd.<br />
Bron: No dumping Texas Instruments<br />
soortelijke<br />
geleidbaarheid<br />
(µS/cm)<br />
geabsorbeerd<br />
water (ml/50<br />
g)<br />
3.2 Lengte van de dader<br />
uiterlijk<br />
grond<br />
(beschrijving<br />
)<br />
Op de PD heeft de dader een voetspoor achtergelaten<br />
dat leidt naar Thijssens vakantiehuisje. In dit deel van<br />
het handboek ga je onderzoeken of er een relatie<br />
bestaat tussen de lengte van een persoon en de afstand<br />
tussen twee voetstappen.<br />
Experiment 21: voetsporen van de dader<br />
In dit experiment bepaal je de relatie tussen de lengte<br />
van een persoon en zijn voetstap. Hiervan maak je een<br />
ijkgrafiek.
Benodigdheden<br />
• meetlint<br />
• rechte loopafstand van minimaal 10 meter<br />
• een krijtje.<br />
Uitvoering<br />
• Analyseer de voetsporen van de dader. Zijn de<br />
voetstappen gemaakt terwijl een persoon aan het<br />
lopen of aan het rennen was?<br />
• Besluit met de klas op welke manier de<br />
proefpersonen moeten lopen (of rennen).<br />
• Hoeveel metingen ga je per proefpersoon verrichten?<br />
• Kies uit de klas personen met verschillende lengtes.<br />
• Wijs vervolgens twee personen aan; een die de<br />
krijtstrepen zet achter de hiel of voor de grote teen<br />
van de lopende persoon en de tweede persoon die de<br />
afstand tussen de krijtstrepen opmeet.<br />
• Neem een gemiddelde van de lengte van de<br />
voetstappen.<br />
• Maak klassikaal een ijkgrafiek aan de hand van de<br />
verkregen resultaten in relatie tot de lengte van de<br />
proefpersonen.<br />
Vragen<br />
a. Is er een lineair verband tussen de lichaamslengte<br />
en de voetstapafstand?<br />
b. Stel een vergelijking op aan de hand van dit<br />
verband. Maak de vergelijking in de vorm: voetstap<br />
afstand = (a)(lichaamslengte) + b.<br />
c. Bepaal de lengte van de dader aan de hand van de<br />
voetspoorafstand. Zijn er verdachten die afvallen?<br />
d. Denk je dat deze methode betrouwbaar genoeg is<br />
voor het bepalen van iemands lichaamslengte?<br />
Bron: Case1 Tracks of a Killer, Texas Instruments<br />
3.3 Dossier<br />
Opdracht 22: dossier<br />
Werk het dossier bij met de resultaten van je werk aan<br />
handboek 3. Kon je aan de hand van het<br />
grondonderzoek bepalen welke verdachten op de PD<br />
zijn geweest? Is Theo Thijssen zelf naar de plaats des<br />
onheils gelopen of is hij daar vanuit een auto gedumpt?<br />
Kon je aan de hand van de voetstappen bepalen welke<br />
verdachten mogelijkerwijs op de PD zijn geweest?
<strong>Handboek</strong> 4 Stofeigenschappen<br />
4.1 Zuivere stoffen en mengsels<br />
Op een plaats delict kunnen allerlei onbekende stoffen<br />
worden gevonden. Een technische rechercheur neemt<br />
er een monster van en stuurt het op naar het<br />
laboratorium. Daar worden de stoffen bekeken met<br />
ingewikkelde apparaten, waaruit vervolgens grafieken<br />
of getalletjes rollen. Een onderzoeker bekijkt de<br />
grafieken of getallen en kan vervolgens vertellen welke<br />
stof er op de plaats delict is aangetroffen.<br />
Hoe doet hij dat toch? Het is al moeilijk om suiker en<br />
zout van elkaar te onderscheiden. Hoe worden stoffen<br />
geïdentificeerd? Daarvoor moeten we ons eerst<br />
verdiepen in de eigenschappen van stoffen.<br />
Ieder zuivere stof heeft unieke eigenschappen, zoals<br />
smeltpunt, kookpunt en oplosbaarheid in bijvoorbeeld<br />
water. Water kookt bij 100 ºC en alcohol (ethanol) bij<br />
78 ºC. Deze twee stoffen zijn van elkaar te<br />
onderscheiden door het kookpunt van beide te meten.<br />
De combinatie van stofeigenschappen is voor elke stof<br />
uniek. Het is mogelijk dat van twee verschillende<br />
stoffen een aantal stofeigenschappen hetzelfde zijn.<br />
Zowel water als ethanol zijn vloeibaar bij<br />
kamertemperatuur en zijn beide kleurloos.<br />
Er zijn echter geen twee stoffen waarvan alle<br />
stofeigenschappen dezelfde zijn. Je kunt een zuivere<br />
stof dus altijd herkennen aan de stofeigenschappen.<br />
In de natuur en in het dagelijkse leven komen zuivere<br />
stoffen echter erg weinig voor. Meestal zijn stoffen<br />
gemengd met andere stoffen. Als een stof niet zuiver<br />
is, maar met minstens één andere stof gemengd is,<br />
spreek je van een mengsel. De verschillende stoffen in<br />
een mengsel noem je componenten.<br />
Een mengsel kun je scheiden in de afzonderlijke zuivere<br />
stoffen door gebruik te maken van de verschillen tussen<br />
stofeigenschappen van de componenten.<br />
Een mengsel van keukenzout en zand is bijvoorbeeld<br />
van elkaar te scheiden door het mengsel in water op te<br />
lossen. Keukenzout (NaCl) heeft als stofeigenschap dat<br />
het in water oplost, zand niet. Wanneer het mengsel<br />
van zout, zand en water door een filter wordt gegoten,<br />
blijft het zand in het filter achter. Door vervolgens te<br />
destilleren of in te dampen wordt het zout uit het<br />
water gehaald. Op deze manier wordt het mengsel<br />
gescheiden en kunnen beide stoffen individueel van<br />
elkaar worden geanalyseerd.
Vraag 23<br />
Hoe kun je snel vaststellen of een vaste stof zuiver is of<br />
een mengsel?<br />
Om de componenten van een mengsel te scheiden zijn<br />
allerlei methoden te gebruiken. Welke<br />
scheidingsmethode wordt gebruikt, is afhankelijk van<br />
de stofeigenschappen van de componenten in het te<br />
scheiden mengsel.<br />
24. Vragen<br />
24.1 Alcohol en water<br />
a. Met welke methode kun je een mengsel van alcohol<br />
en water scheiden?<br />
b. Op welke stofeigenschap berust deze methode?<br />
24.2 Keukenzout, jood en krijt<br />
a. Met welke methode kun je een mengsel van<br />
keukenzout, jood en krijt van elkaar kunnen scheiden?<br />
Kijk naar de verschillen in stofeigenschappen, voor het<br />
oplossen van deze vraag.<br />
b. Op welke stofeigenschappen berusten deze<br />
scheidingsmethoden?<br />
24.3 NaNO3 en CaCO3<br />
a. Hoe kun je een mengsel van de zouten NaNO3 en<br />
CaCO3 en water van elkaar scheiden?<br />
b. Op welke stofeigenschap berust deze methode?<br />
24.4 Groene kleurstof en water<br />
a. Met welke methode kun je een mengsel van een<br />
oplosbare groene kleurstof en water scheiden?<br />
b. Op welke stofeigenschap berust deze methode?<br />
24.5 Olie en water<br />
a. Met welke methode kun je een ‘mengsel’ van olie en<br />
water scheiden?<br />
b. Waar berust deze methode op?<br />
4.2 Eigenschappen van moleculen<br />
Ieder moleculair zuivere stof is verschillend doordat de<br />
moleculen waaruit de stof bestaat, van elkaar<br />
verschillen. Moleculen kunnen opgebouwd worden uit<br />
118 bouwstenen die we atomen noemen. Deze atomen<br />
zijn gerangschikt in het ‘periodiek systeem der<br />
elementen’ en gesorteerd op hun massa. Het atoom<br />
waterstof (H) staat op de eerste plaats in het periodiek<br />
systeem en is daardoor het kleinste en het lichtste.<br />
Koolstof (C) staat op de 6 e plaats en is daardoor
zwaarder dan waterstof. Zuurstof (O) is weer wat<br />
zwaarder dan koolstof en staat op de 8 e plaats.<br />
Zuurstof, koolstof en waterstof kunnen samen<br />
bijvoorbeeld het molecuul ethanol (CH3-CH2-OH)<br />
maken, maar ook het molecuul methanol (CH3-OH).<br />
Omdat ethanol een extra CH2-groep heeft, is het<br />
zwaarder dan methanol. De vanderwaalsbindingen (dit<br />
is de aantrekkingskracht tussen moleculen) in stoffen<br />
met een lage molecuulmassa zijn minder sterk dan die<br />
in stoffen met een hoge molecuulmassa. Het kost<br />
daardoor minder energie om een methanolmolecuul te<br />
laten verdampen dan dat dat kost bij een<br />
ethanolmolecuul. Het kookpunt van (het lichtere)<br />
methanol is dus lager dan dat van (het zwaardere)<br />
ethanol. Het gewicht van een molecuul kan dus<br />
gebruikt worden om stoffen te scheiden. Deze<br />
eigenschap wordt voornamelijk gebruikt voor het<br />
identificeren van moleculen voor forensisch onderzoek.<br />
25 Opdrachten<br />
25.1 Periodiek systeem der elementen<br />
Zoek het periodiek systeem der elementen op in je<br />
binas. Bereken de molecuulmassa van ethanol en<br />
methanol.<br />
25.2 Ethanol en methanol scheiden<br />
Zoek op hoe chemici in het laboratorium een mengsel<br />
van ethanol en methanol scheiden. Welk glaswerk<br />
gebruiken ze hiervoor?<br />
4.3 Apolair/polair?<br />
Zuurstof (O2) is zwaarder dan water (H2O). Hoe komt<br />
het dan dat zuurstof bij kamertemperatuur een gas is,<br />
terwijl water bij dezelfde temperatuur een vloeistof is?<br />
Dit heeft alles met waterstofbruggen te maken. Een<br />
waterstofbrug is een soort ‘brug’, een aantrekkende<br />
kracht, tussen een zuurstofatoom van het ene<br />
watermolecuul en het waterstofatoom van het andere<br />
watermolecuul, zie figuur 12. Hoe kunnen deze twee<br />
atomen elkaar aantrekken?<br />
In een watermolecuul (H-O-H, ook wel H2O) bevinden<br />
zich twee waterstofatomen die enigszins positief<br />
geladen zijn. Het zuurstofatoom in het midden is een<br />
beetje negatief geladen. In vloeibaar water hebben alle<br />
watermoleculen contact met elkaar. Het licht positief<br />
geladen waterstofatoom in het ene watermolecuul<br />
trekt het licht negatief geladen zuurstofatoom van het<br />
andere watermolecuul aan (H-0…H-O). In water
Figuur 12: een waterstofbrug<br />
hebben alle watermoleculen op die manier interactie<br />
met elkaar.<br />
Sommige stoffen lossen op in water, andere stoffen<br />
niet. Waardoor komt dit? Ethanol (CH3-CH2-OH) lost op<br />
in water, als je een biertje inschenkt zie je geen<br />
scheiding van ethanol en water ontstaan. Ether<br />
(CH3CH2-O-CH2CH3) lost slecht in water op, terwijl het<br />
moleculair gezien lijkt op ethanol: dezelfde CH3-CH2-<br />
groep(en) en een O atoom. Hoe kan dit, waardoor is de<br />
ene stof slecht oplosbaar in water, terwijl de andere<br />
juist goed oplost? De oplosbaarheid in water heeft ook<br />
hier te maken met waterstofbruggen. Ethanol (CH3-CH2-<br />
OH) heeft namelijk een OH-groep, waardoor het een<br />
waterstofbrug kan vormen met een watermolecuul.<br />
Nu vraag je jezelf misschien af: in het ethermolecuul<br />
zitten ook waterstof- en zuurstofatomen, waarom kan<br />
dat molecuul dan nauwelijks waterstofbruggen vormen?<br />
Ether (CH3CH2-O-CH2CH3) is slecht oplosbaar in water<br />
omdat zijn waterstofatomen verbonden zijn aan een<br />
koolstofatoom (de CH2 en CH3 groepen). De<br />
waterstofatomen in water zijn speciaal, omdat ze<br />
verbonden zijn aan een zuurstofatoom. Het<br />
zuurstofatoom ‘zuigt’ namelijk erg hard aan het<br />
waterstofatoom. Door deze zuigende kracht wordt het<br />
elektron van het waterstofatoom een beetje naar het<br />
zuurstofatoom gezogen. Elektronen zijn negatief<br />
geladen. De zuigende kracht zorgt ervoor dat het<br />
zuurstofatoom een beetje meer negatieve lading krijgt<br />
en het waterstofatoom een beetje minder. Hierdoor<br />
wordt het zuurstofatoom meer negatief geladen en het<br />
wateratoom meer positief geladen. Positief en negatief<br />
trekken elkaar aan en er ontstaat een waterstofbrug.<br />
In het geval van het ethermolecuul zijn de<br />
waterstofatomen verbonden aan een koolstofatoom.<br />
Het koolstofatoom is geen goede ‘zuiger’, hij trekt de<br />
elektronen van het waterstofatoom niet sterk aan.<br />
Hierdoor is het waterstofatoom verbonden aan een<br />
koolstofatoom (H-C) minder positief geladen dan het<br />
waterstofatoom die verbonden is aan een sterk zuigend<br />
zuurstofatoom (H-O). Voor het vormen van<br />
waterstofbruggen heb je die licht positief geladen<br />
waterstofmoleculen wel nodig. Ether kan dus geen<br />
waterstofbruggen vormen, vandaar dat het slecht in<br />
water oplost.
4.4 Oplosbaarheid van zouten<br />
Wanneer je een beetje keukenzout (NaCl) in een glas<br />
water strooit en roert, zie je dat het zout na een tijdje<br />
is verdwenen. Het keukenzout is opgelost. Sommige<br />
zouten kunnen echter niet oplossen, zoals kalk<br />
(CaCO3). Hoe kan dit, wat zijn zouten precies?<br />
Zouten zijn combinaties van metaalionen en nietmetaalionen.<br />
Een eenvoudig voorbeeld is NaCl. Dit zout<br />
bestaat uit het metaalion Na+ en het niet-metaalion Cl-<br />
. Het chloordeeltje heeft daarbij een elektron<br />
opgenomen en het natriumdeeltje een elektron<br />
afgestaan.<br />
Een ingewikkelder zout is bijvoorbeeld<br />
Ca10(PO4)6(OH)2.<br />
Dit zout is onoplosbaar. Gelukkig maar want onze<br />
tanden en kiezen zijn ervan gemaakt. Dit zout bestaat<br />
uit metaalionen Ca2+ en niet-metaalionen PO43- en<br />
OH-. Zuren kunnen reageren met het OH- en kunnen<br />
hierdoor ons gebit aantasten. Deze zuren worden<br />
bijvoorbeeld gemaakt door bacteriën in je mond, die<br />
suiker omzetten in bepaalde zuren. Het drinken van<br />
zure dranken, zoals cola, tast het gebit ook aan. We<br />
kunnen ons gebit versterken met fluoriden. Die<br />
fluoriden gaan in de plaats van de OH--ionen zitten en<br />
zo worden tanden meer zuur bestendig:<br />
Ca10(PO4)6(F)2. Zouten kunnen alleen oplossen als de<br />
binding van de ionen met watermoleculen sterker is<br />
dan de binding tussen de ionen in het zout.<br />
Het binden van ionen aan watermoleculen noemen we<br />
hydratatie. Ionen zijn negatief of positief geladen en<br />
watermoleculen hebben een positieve en een negatieve<br />
kant.<br />
Opdracht 26<br />
Maak een schematische tekening van hydratatie van<br />
keukenzout. Geef Na + weer als een positief geladen<br />
bolletje, Cl - als een negatief geladen bolletje en water<br />
als een bolletje zuurstof waaraan twee<br />
waterstofmoleculen (onder de juiste hoek) zijn<br />
verbonden. Hoe positioneer je de watermoleculen?<br />
Oplossen is geen chemische reactie, want de<br />
watermoleculen verzamelen zich slechts rondom de<br />
ionen, ze reageren er niet mee. Daarom staat in<br />
reactievergelijkingen voor oplossen geen water, wel<br />
kun je aan de toevoeging (aq) zien dat het om een<br />
oplossing gaat.<br />
Voorbeeld, keukenzout lost op in water:
+ −<br />
NaCl(s) ⎯⎯⎯⎯→ Na (aq) + Cl (aq)<br />
Complexe ionen blijven intact dus:<br />
NaNO (s) ⎯⎯⎯⎯→ Na (aq) +NO (aq)<br />
en<br />
+ −<br />
3 3<br />
NH Cl(s) ⎯⎯⎯⎯→ NH (aq) + Cl (aq)<br />
+ −<br />
4 4<br />
Experiment 27: stoffenidentificatie<br />
Dit experiment ga je gebruiken om te oefenen in de<br />
aanpak van een natuurwetenschappelijk onderzoek. Bij<br />
deze aanpak zijn verschillende fases te onderscheiden.<br />
Zie kader met: fases van natuurwetenschappelijk<br />
onderzoek.<br />
Op het lichaam van Theo wordt een witachtig poeder<br />
gevonden. Het doel van dit experiment is de<br />
identificatie van dit witte poeder.<br />
De witte poeders, gemerkt als STOF01 tot STOF05,<br />
waren aangetroffen op de kleding van de verdachten.<br />
Een analist heeft jullie al een beetje geholpen en de<br />
stoffen 1 tot 5 geanalyseerd. De analist concludeerde<br />
dat:<br />
STOF01 is NaCl<br />
STOF02 is CaCO3 (krijt)<br />
STOF03 is Na2CO3 (soda)<br />
STOF04 is C6H12O6 (poedersuiker)<br />
STOF05 is NH4Cl (salmiak)<br />
De analist kon echter de onbekende stof op het lichaam<br />
van Theo niet identificeren. Hij vraagt daarbij jullie<br />
hulp.<br />
Opdracht<br />
Vergelijk de vijf gevonden stoffen (STOF01 tot en met<br />
STOF05) met de onbekende stof, aangetroffen op het<br />
lichaam van Theo Thijssen.<br />
Plan van aanpak<br />
Gebruik de fases van natuurwetenschappelijk<br />
onderzoek. Bedenk hoe je de vijf stoffen van elkaar zou<br />
kunnen onderscheiden. Stel een plan van aanpak op.<br />
Welke proeven ga je uitvoeren, welke materialen heb<br />
je daarvoor nodig? Maak hiervoor een beslisschema,<br />
waarin je stap voor stap tot de juiste stof komt.
Fases van natuurwetenschappelijk onderzoek<br />
Deze leer je nu hier. Je hebt het later nog vaker nodig en dan kun je het vinden<br />
bij het onderdeel technisch ontwerpen in de NLT toolbox voor leerlingen.<br />
Iedere fase bestaat uit een aantal stappen.<br />
Hieronder staan alleen de stappen aangegeven die voor het stoffenonderzoek van<br />
belang zijn.<br />
Fase 1 Oriëntatie<br />
Tijdens de oriëntatiefase<br />
1) kom je tot een beschrijving van het probleem of het vraagstuk<br />
2) formuleer je een hoofdvraag en splits je deze zo nodig uit in deelvragen<br />
3) formuleer je een hypothese (hier minder van toepassing)<br />
4) bedenk je globaal met wat voor soort onderzoek je de onderzoeksvraag gaat<br />
beantwoorden.<br />
De verschillende stappen van de oriëntatiefase houd je bij in het verslag voor je<br />
dossier.<br />
Fase 2 Planning<br />
Tijdens de planningsfase<br />
1) doe je een eerste verkenning van literatuur over je onderwerp, bestudeer je<br />
relevante theorie, beantwoord je gestelde voorbereidingsvragen en stel je<br />
eventueel op basis hiervan je hoofd- en deelvragen en/of je hypothese bij<br />
2) maak je een werkplan voor de experimenten die je gaat uitvoeren<br />
3) leg je de resultaten van oriëntatie en planning vast in een onderzoeksplan.<br />
Fase 3 Uitvoering<br />
Tijdens de uitvoeringsfase<br />
1) voer je het onderzoek uit volgens planning<br />
2) verwerk je je resultaten.<br />
Houd tijdens de uitvoeringsfase alle resultaten en ontwikkelingen bij in het<br />
verslag voor je dossier.<br />
Fase 4 Afronding<br />
Tijdens de afrondingsfase<br />
1) beantwoord je de gestelde onderzoeksvraag (je trekt dus een conclusie)<br />
2) evalueer je je onderzoek: hoe betrouwbaar zijn je uitkomsten.<br />
Verwerk dit alles in het verslag voor je dossier.<br />
4.5 Het dossier<br />
28. Opdrachten<br />
28.1 Verdachten<br />
In het experiment heb je bepaald welke stof er op het<br />
lichaam van Theo is aangetroffen. Welke personen<br />
worden hiermee verdacht? Betekent dit dat deze<br />
personen ook de moord hebben gepleegd?<br />
Vul het schema (figuur 1) uit het politiedossier aan.<br />
Schrijf op welke personen er nu extra verdacht zijn en<br />
beargumenteer dit.
28.2 Indicatie van stoffen<br />
In het experiment heb je van de onbekende stof slechts<br />
enkele eigenschappen onderzocht. Je kunt dit<br />
onderzoek echter niet voordragen aan de rechter. Hij<br />
zal zeggen dat er meerdere stoffen te vinden zijn met<br />
dezelfde eigenschappen. Zoek uit welke methodes<br />
forensisch onderzoekers gebruiken voor het aantonen<br />
van verschillende stoffen, waarbij ze wel met 100%<br />
zekerheid een stof kunnen identificeren. Voeg aan je<br />
dossier drie methodes toe die gebruikt kunnen worden<br />
om mogelijkerwijs de onbekende stof te identificeren.<br />
Geef een korte omschrijving van iedere methode.
<strong>Handboek</strong> 5 Chromatografie<br />
5.1 Gelijk of ongelijk?<br />
De cheque van 200.000 euro is geschreven met een<br />
zwarte stift. Er zijn verschillende zwarte stiften bij de<br />
kampeerbewoners aangetroffen. Hoe kan worden<br />
onderzocht met welke stift de cheque is beschreven?<br />
We moeten onderzoeken of de tekst op de plattegrond<br />
geschreven is met de gevonden stift.<br />
Onderzoek naar de samenstelling van de inkt kan een<br />
oplossing geven. Maar hoe doe je dat? Hoe vergelijk je<br />
de inkt op een papier met de inkt die nog in een stift<br />
zit?<br />
In deze paragraaf ga je kijken hoe je dit kunt doen door<br />
gebruik te maken van stofeigenschappen.<br />
5.2 De stift en de cheque<br />
Inkt is een mengsel van kleurstof(fen) en een<br />
‘oplosmiddel’. Hoewel inkt geen oplossing hoeft te zijn,<br />
zal het hier wel zo genoemd worden. (Als inkt geen<br />
oplossing is, wat is het dan wel?)<br />
Als je met inkt schrijft, breng je de (inkt)oplossing op<br />
het papier en daarna zal het oplosmiddel verdampen.<br />
De kleurstof of kleurstoffen blijven achter en hechten<br />
aan het papier (adsorptie). Om te kunnen achterhalen<br />
of de inkt van de geschreven tekst op de cheque<br />
overeenkomt met de inkt uit de stift, zul je de beide<br />
inkten moeten vergelijken. Je zult moeten bepalen of<br />
de samenstelling van de inkten dezelfde is. Anders<br />
gezegd: je zult moeten onderzoeken of de beide<br />
inktmengsels uit dezelfde componenten bestaan.<br />
Je kunt de beide inktmengsels alleen maar goed<br />
vergelijken als deze mengsels zich in dezelfde ‘vorm’<br />
bevinden. Bijvoorbeeld allebei opgelost in water of<br />
allebei gehecht aan (speciaal) papier. De inkt op de<br />
cheque zul je van het papier moeten verwijderen. Dit<br />
kun je doen door de inkt van het papier te extraheren<br />
met een geschikt oplosmiddel. Door de inkt uit de stift<br />
op te lossen in hetzelfde oplosmiddel (eventueel na<br />
verdampen van het oplosmiddel in de stift) kun je beide<br />
mengsels vergelijken. De inkten hebben dan beide<br />
immers dezelfde ‘vorm’.<br />
Om de samenstelling van de inkten goed te kunnen<br />
vergelijken, zul je de mengsels moeten scheiden. Na de<br />
scheiding van de mengsels zul je de verschillende<br />
componenten van de beide mengsels moeten<br />
vergelijken. Dit kan door gebruik te maken van het<br />
verschil in stofeigenschappen van de componenten. Een
in de scheikunde veel gebruikte methode om mengsels<br />
te scheiden is chromatografie. Na het scheiden van de<br />
stoffen kan de samenstelling van de mengsels bepaald<br />
of vergeleken worden.<br />
5.3 Chromatografie<br />
Chromatografie is een scheidingsmethode die gebruik<br />
maakt van meerdere stofeigenschappen. Er wordt dus<br />
bijvoorbeeld niet gescheiden op alleen het verschil in<br />
kookpunt. Bij chromatografie vindt scheiding plaats<br />
door deze eigenschap te combineren met een andere.<br />
Om andere combinaties van eigenschappen te<br />
gebruiken, zijn er verschillende uitvoeringsvormen van<br />
chromatografie.<br />
Twee voorbeelden van verschillende vormen van<br />
chromatografie zijn:<br />
• gaschromatografie<br />
• papierchromatografie.<br />
Hoewel het, praktisch gezien, zeer verschillende<br />
technieken zijn, hebben ze een aantal aspecten<br />
gemeen.<br />
Bij chromatografie is er altijd sprake van een<br />
zogenaamde mobiele fase en een stationaire fase. De<br />
naam zegt het al: de mobiele fase beweegt en de<br />
stationaire fase beweegt niet. Bij papierchromatografie<br />
is de stationaire fase (speciaal) papier. Het te scheiden<br />
mengsel wordt op het papier gebracht zoals<br />
weergegeven in figuur 13.<br />
beginsituatie eindsituatie<br />
beweging<br />
vloeistoffront<br />
Figuur 13: vorming van concentrische cirkels in een chromatogram.<br />
gescheiden<br />
stoffen<br />
In het midden van cirkelvormig chromatografiepapier<br />
zet je bijvoorbeeld een stip met een stift. De stoffen in<br />
de inkt zullen hechten aan het papier (adsorptie). Het<br />
aanhechtingsvermogen van de verschillende<br />
componenten zal echter verschillen. Dat wil zeggen dat<br />
de éne component beter aan het papier ‘plakt’ dan de
andere. Vervolgens druppel je langzaam een vloeistof<br />
op de stip. De vloeistof zal het papier intrekken en<br />
vanuit het midden van de cirkel naar buiten bewegen.<br />
Omdat deze vloeistof zich door het papier verplaatst en<br />
vanuit het midden naar buiten loopt, wordt deze ook<br />
wel de loopvloeistof genoemd.<br />
De loopvloeistof is zo gekozen dat (een deel van) de<br />
kleurstoffen (componenten) van de inkt hierin oplost en<br />
er door meegenomen wordt. De kleurstoffen bewegen<br />
dus mee van het midden van de cirkel naar buiten. Niet<br />
alle kleurstoffen zullen echter even goed oplossen in de<br />
loopvloeistof. Naarmate een kleurstof beter oplost, zal<br />
de loopvloeistof deze stof makkelijker meenemen.<br />
Deze kleurstof is dan verder naar buiten te zien.<br />
Het verschil in oplosbaarheid is echter niet de enige<br />
eigenschap waardoor scheiding plaats vindt. Er is ook<br />
nog het verschil in de mate van aanhechtingsvermogen<br />
van de componenten aan het papier. Hoe beter een<br />
component adsorbeert aan het papier, hoe moeilijker<br />
deze component meegenomen kan worden door de<br />
loopvloeistof. Het eindresultaat is een scheiding van de<br />
verschillende componenten in de inkt.<br />
Vraag 29<br />
a. Wat zijn bij papierchromatografie de stationaire en<br />
de mobiele fase?<br />
b. Wat kun je zeggen over de stofeigenschappen van de<br />
component in de buitenste ring van het<br />
chromatogram in figuur 13?<br />
c. Wat kun je zeggen over de stofeigenschappen van de<br />
component(en) in de binnenste ring van het<br />
chromatogram in figuur 13?<br />
Praktisch gezien is het handiger om<br />
papierchromatografie iets anders uit te voeren. In<br />
plaats van een cirkelvormig stuk papier gebruik je een<br />
rechthoekig stuk papier. (zie figuur 14).
Figuur 14: voorbeeld van een chromatogram<br />
Op de zogenaamde basislijn (een zelf getrokken, dunne<br />
potloodstreep) zet je een stip met de stift. Vervolgens<br />
zet je het papier rechtop in een bekerglas met daarin<br />
een laagje loopvloeistof. Hierbij is het van belang dat<br />
het papier in de loopvloeistof staat en dat de stip<br />
boven de vloeistof zit. Het papier zal nu de<br />
loopvloeistof ‘opzuigen’.<br />
Net als bij het cirkelvormige chromatogram zal de<br />
loopvloeistof de componenten van de inkt van de stip<br />
meenemen afhankelijk van hun oplosbaarheid en<br />
aanhechtingsvermogen. Zodra de mate van scheiding<br />
voldoende is (of in ieder geval voordat de loopvloeistof<br />
helemaal boven in het papier is), haal je het papier uit<br />
de loopvloeistof. Met een potloodstreepje geef je aan<br />
tot hoe ver het vloeistoffront (de vloeistof) is gekomen.<br />
Het resultaat is nu niet een chromatogram met<br />
concentrische cirkels maar met los van elkaar staande<br />
stippen. Door op deze manier van zowel de inkt op de<br />
cheque als van de inkt uit de gevonden stiften een<br />
chromatogram te maken, kun je beide mengsels<br />
vergelijken.<br />
Afhankelijk van het resultaat kun je een uitspraak doen<br />
over de vraag of de tekst op de cheque geschreven is<br />
(of kan zijn) met een van de gevonden stiften. Als<br />
namelijk de tekst op de cheque geschreven is met een<br />
van de gevonden stiften, dan zouden de beide<br />
chromatogrammen hetzelfde moeten zijn.<br />
Bij het vergelijken van twee verschillende<br />
chromatogrammen kan er een probleem optreden. Om
allerlei redenen kan het gebeuren dat de afstand die de<br />
loopvloeistof heeft afgelegd (de afstand tussen basislijn<br />
en vloeistoffront in figuur 14) bij twee verschillende<br />
chromatogrammen erg veel verschilt. In het ene geval<br />
kan deze 10,4 cm zijn terwijl in het andere<br />
chromatogram een afstand van 6,7 cm wordt gemeten.<br />
Het kan dan erg lastig worden om de beide<br />
chromatogrammen zo met het blote oog te vergelijken.<br />
Om twee verschillende chromatogrammen toch nog<br />
enigszins te kunnen vergelijken, kun je kijken naar de<br />
relatieve verplaatsing van elke component ten opzichte<br />
van de verplaatsing van het vloeistoffront. Deze<br />
relatieve verplaatsing wordt ook wel ‘rate of flow’<br />
genoemd met als symbool Rf.<br />
Vraag 30<br />
a. Hoe kun je voor elke component uitrekenen wat de<br />
Rf-waarde is?<br />
b. Wat kun je zeggen over het bereik van de Rf-waarde?<br />
c. Bereken de Rf-waarden van de bovenste drie<br />
componenten in het chromatogram van figuur 14.<br />
Het kunnen berekenen van een Rf-waarde geeft een<br />
gevoel van nauwkeurigheid die er helaas niet is. Hoewel<br />
het beter is om chromatogrammen te vergelijken op<br />
basis van deze Rf-waarden dan te vergelijken met het<br />
blote oog, is deze methode niet zo nauwkeurig als men<br />
graag zou willen. Door allerlei praktische<br />
omstandigheden (denk aan temperatuur,<br />
luchtvochtigheid, tocht, papiersoort, et cetera) kan de<br />
Rf-waarde variëren. Je zult dan ook niet snel een tabel<br />
met Rf-waarden tegenkomen in het Binas. Er zijn echter<br />
wel manieren om een chromatogram zo te maken dat<br />
je twee mengsels goed met elkaar kunt vergelijken.<br />
Experiment 31: papierchromatografie.<br />
In dit experiment ga je uitzoeken of de samenstelling<br />
van de inkt van de geschreven tekst op de cheque,<br />
overeen komt met een van de stiften die bij de<br />
verdachten zijn aangetroffen.<br />
Benodigdheden<br />
• twee bekerglazen<br />
• loopvloeistof<br />
• potlood<br />
• liniaal<br />
• strook chromatografiepapier, 12 cm breed<br />
• de cheque waarop het bedrag 200.000 euro staat<br />
geschreven<br />
• vijf verschillende zwarte stiften, gemerkt van<br />
STIFT01 tot STIFT05.
Uitvoering<br />
• Doe een laagje (± 0,5 cm) van de loopvloeistof in elk<br />
van de bekerglazen.<br />
• Knip twee stroken van het chromatografiepapier af,<br />
die in het bekerglas passen.<br />
• Zet met potlood en liniaal voorzichtig een dun<br />
streepje (± 1 cm hoog) op het papier.<br />
• Los de inkt waarmee op de cheque is geschreven<br />
weer op, door een druppeltje loopvloeistof op de<br />
inkt (gehecht aan de cheque) aan te brengen. Prik<br />
een beetje zodat de inkt heroplost en van het papier<br />
op te zuigen is.<br />
• Breng een druppeltje van het inktextract aan op het<br />
papier, midden op de basislijn. Probeer de druppel<br />
op het papier zo klein mogelijk te houden.<br />
• Zet op het andere papier een stip met de<br />
verschillende stiften naast elkaar op de<br />
potloodstreep, op een afstand van ongeveer 2 cm<br />
van elkaar.<br />
• Zet het ene papier in het ene bekerglas en het<br />
andere papier in het andere bekerglas. Wacht enige<br />
tijd totdat de vloeistoffronten hoog genoeg zijn. Of<br />
totdat de scheiding voldoende is en haal dan de<br />
chromatogrammen uit de bekerglazen.<br />
• Laat ze drogen.<br />
• Maak een tabel waarin van elke vlek de kleur en de<br />
Rf-waarde vermeld staat. Doe dit voor beide<br />
chromatogrammen.<br />
Resultaat<br />
Bepaal aan de hand van de gegevens in je tabel welke<br />
inkt(en) van de 5 verschillende stiften dezelfde<br />
samenstelling heeft/hebben als de inkt op de cheque.<br />
5.4 Dossier<br />
32. Opdrachten<br />
32.1 Chromatogram<br />
a. Verwerk de gegevens en chromatogrammen van<br />
experiment 31 in je forensisch onderzoeksdossier.<br />
b. Bedenk een manier waarop je een chromatogram<br />
kunt maken waarbij je de samenstelling van de<br />
beide inkten (nog) beter kunt vergelijken. Leg uit<br />
waarom je denkt dat de door jouw bedachte manier<br />
beter en/of betrouwbaarder is en maak het<br />
chromatogram.<br />
32.2 Dossier<br />
Probeer in je dossier ook de volgende vragen te<br />
beantwoorden:
• Hebben de inkt op de cheque en de inkt in de stift<br />
dezelfde samenstelling?<br />
• Is de tekst op de cheque geschreven met de<br />
gevonden stift?<br />
• Wat heeft de stift te maken met de moord? En wat is<br />
de rol van de cheque hierin?<br />
32.3 Dossier 2<br />
Verwerk eventueel nog andere voor jou relevante<br />
informatie uit deze paragraaf in je forensisch<br />
onderzoeksdossier.<br />
32.4 Gaschromatografie (facultatief en in overleg<br />
met de docent).<br />
Op ►URL5 vind je uitleg over hoe gaschromatografie<br />
werkt. Aan de hand van deze site en een werkblad te<br />
verkrijgen bij je docent ga je zelf uitzoeken hoe<br />
gaschromatografie werkt.
<strong>Handboek</strong> 6 Ballistiek<br />
Figuur 15: overzicht van een patroon<br />
Figuur 16: groeven en krassen op een kogel<br />
6.1 Sporen van kogels<br />
Bij het overhalen van de trekker slaat een slagpin tegen<br />
het slagvoetje (1) in de huls (3). Dit slagvoetje<br />
ontsteekt een slagas, waarna de slagas het kruit<br />
ontsteekt (2). Zie figuur 15.<br />
De slagas is een zeer explosief chemisch mengsel met<br />
loodazide, een stof die ontploft bij hevige trillingen. De<br />
ontploffing veroorzaakt een enorme druk in de huls, die<br />
ervoor zorgt dat de kogel (4) wordt afgeschoten. In de<br />
binnenkant van de loop van een vuurwapen zijn<br />
spiraalvormige groeven aangebracht. Deze groeven<br />
geven de kogel een draaiing mee, waardoor de kogel<br />
een stabiele kogelbaan aflegt.<br />
Een vuurwapen laat op afgeschoten kogels en<br />
kogelhulzen twee soorten sporen na; sporen die<br />
vertellen met wat voor soort wapen (bv. revolver,<br />
pistool of jachtgeweer) de kogel is afgeschoten en<br />
sporen die specifiek zijn voor één enkel wapen.<br />
De spiraal in de binnenkant van de loop, die de kogel<br />
zijn draaiing geeft, bestaat uit ‘trekken’ en ‘velden’.<br />
De trekken van een loop zijn de verdiepingen, de<br />
velden zijn de verhogingen. De binnenkant van een loop<br />
vertoont gemiddeld vier tot zes trekken en velden. Het<br />
patroon dat ze op een kogel achterlaten kan links- of<br />
rechtsdraaiend zijn. Iedere loop van een vuurwapen is<br />
verschillend door onder andere slijtageplekken.<br />
Hierdoor geeft ieder vuurwapen specifieke kenmerken<br />
aan een kogel mee. Dezelfde soort kogels, afkomstig<br />
van hetzelfde soort vuurwapen zien er op<br />
microscopische schaal toch anders uit. Deze kenmerken<br />
kunnen worden gebruikt om te bewijzen dat een kogel<br />
uit één specifiek vuurwapen komt.<br />
Ook de hulzen kunnen bewijzen dat een de kogel uit<br />
één specifiek vuurwapen komt. Revolvers werpen geen<br />
hulzen uit, dus als je op een PD hulzen vindt, heb je<br />
altijd te maken met een pistool of geweer.
De slagpin geeft een unieke afdruk op de huls. Ook<br />
maakt de hulsuitwerper een spoor aan de boven- en<br />
zijkant van een huls. De plaats waar dat spoor zich<br />
bevindt ten opzichte van de patroontrekkerhaak is<br />
hetzelfde voor eenzelfde type vuurwapen. Maar de<br />
vorm van deze kras is uniek voor één enkel vuurwapen.<br />
Om aan te tonen dat een kogel met het moordwapen is<br />
afgeschoten, worden de krassen dus vergeleken met de<br />
trekken en velden van het wapen, terwijl de afdrukken<br />
op de huls vergeleken worden met de slagpin en de<br />
patroontrekkerhaak van het wapen.<br />
6.2 Energie van een kogel<br />
Een kogel richt schade aan doordat hij energie heeft.<br />
Deze vorm van energie wordt bewegingsenergie of<br />
kinetische energie genoemd. Deze energie hangt alleen<br />
maar af van de snelheid van de kogel en de massa van<br />
de kogel. Het verband luidt:<br />
1<br />
Ekin mv<br />
2<br />
waarin<br />
2<br />
= (3)<br />
• Ekin = de kinetische energie in joule (J)<br />
• m = de massa in kilogram (kg)<br />
• v = de snelheid in meter per seconde (m/s)<br />
Vraag 33<br />
Voor kogels zoals aangetroffen in het lichaam van<br />
Thijssen geldt:<br />
• het is 40-punts ammunitie, dat wil zeggen de massa<br />
is 40 maal de standaardmassa van 64,8 mg,<br />
• na het verlaten van de loop hebben dit soort kogels<br />
een snelheid van 340 m/s.<br />
a. Bereken de kinetische energie van dit soort kogels.<br />
b. Als buskruit een verbrandingswaarde heeft van 40<br />
MJ/kg, hoeveel kruit is er dan minstens verbruikt?<br />
c. Waarom staat hier minstens?<br />
De energie is meegegeven door het pistool en ontstond<br />
uit de chemische energie van het kruit dat bij het<br />
schieten is gebruikt. Op het moment dat het kruit<br />
ontploft, vindt er een exotherme chemische reactie<br />
plaats waarbij de reactieproducten in gasvorm<br />
ontstaan. Hierbij ontstaat een hoge druk, waardoor er<br />
een kracht wordt uitgeoefend op de kogel. Deze kracht<br />
is veel groter dan de tegenwerkende kracht van de<br />
wrijving die de kogel in de loop ondervindt. De kogel<br />
ondervindt dus een resulterende kracht FR die naar
voren is gericht en die werkt zolang de kogel nog in de<br />
loop zit.<br />
De arbeid W (in J) die op de kogel door de kracht wordt<br />
verricht zorgt voor een toename van de kinetische<br />
energie. Er geldt:<br />
Δ E =− = WF= ΔFs<br />
Δ s (1J = 1 N x 1m) (4)<br />
kin lw R<br />
Hierbij is de arbeid gelijk aan de gemiddelde<br />
resulterende kracht (in N) vermenigvuldigd met het<br />
stukje weg Δs (in m) waarover de kracht werkt.<br />
Vraag 34<br />
Bereken de gemiddelde resulterende kracht op de kogel<br />
met behulp van de gegevens uit vraag 33. samen met<br />
het gegeven dat de loop een lengte heeft van 12 cm.<br />
Tijdens de vlucht ondervindt de kogel een<br />
wrijvingskracht door de lucht. Deze luchtwrijving zorgt<br />
ervoor dat de snelheid weer afneemt. Hier geldt dus<br />
dat de arbeid door de wrijvingskracht Flw (in N) de<br />
bewegingsenergie doet afnemen.<br />
Δ Ekin =−FlwΔ s<br />
(5)<br />
Het minteken geeft aan dat het hier gaat om een<br />
verlies van kinetische energie.<br />
Deze formule geeft de rechercheur een<br />
aanknopingspunt over de afstand waarover een kogel is<br />
afgeschoten. Uit de inslagdiepte van de kogel is vaak af<br />
te leiden wat de bewegingsenergie van de kogel was bij<br />
inslag. Deze kan worden vergeleken met de energie<br />
zoals berekend bij vraag 33. Het verschil moet<br />
verklaard worden door luchtwrijving. Over<br />
luchtwrijving is veel bekend. Dus kan via formule (5) de<br />
afstand Δs worden bepaald.<br />
Luchtwrijving die een kogel ondervindt hangt af van:<br />
• De snelheid van de kogel: als de kogel tweemaal zo<br />
snel gaat botst hij tweemaal zo hard én vinden er<br />
ook tweemaal zoveel botsingen plaats met de<br />
luchtmoleculen, dus Flw~v 2 .<br />
• Frontaal oppervlak (A) van de kogel: hoe groter de<br />
kogel hoe meer luchtweerstand, dus Flw~A.<br />
• De luchtdichtheid (ρ): Flw~ρ.<br />
• De vorm van het voorwerp. Hoe meer gestroomlijnd<br />
de kogel is hoe kleiner de luchtweerstand.<br />
Bij dit soort evenredigheden wordt de invloed van het<br />
materiaal of het voorwerp weerspiegeld in de<br />
evenredigheidsconstante.<br />
Er geldt:
1<br />
F c A v<br />
2<br />
2<br />
lw = w ρ<br />
(6)<br />
waarin<br />
• Flw = de luchtwrijwingskracht in Newton (N)<br />
• cw = de vormcoëfficiënt (zonder eenheid)<br />
• A = het frontaal oppervlak in vierkante meter (m 2 )<br />
• ρ = de dichtheid in kilogram per kubieke meter<br />
(kg/m 3 )<br />
• v = de snelheid in meter per seconde (m/s)<br />
De constante cw is de vormcoëfficiënt of<br />
stroomlijnfactor van de kogel.<br />
Hoe groter deze factor, hoe meer luchtweerstand.<br />
Vraag 35<br />
De volgende gegevens zijn beschikbaar:<br />
• diameter kogel = 2,15 mm<br />
• de stroomlijnfactor cw=0,295<br />
• de luchtdichtheid (ρ) is 1,3 kg/m 3<br />
• de massa van de kogel (m)= 2,592.10 -3 kg.<br />
a. Bereken de wrijvingskracht van de lucht op de kogel<br />
als deze een snelheid heeft van 340 m/s.<br />
b. Verandert de wrijvingskracht op de kogel als deze<br />
onderweg is naar zijn doel? Leg uit.<br />
c. We nemen aan dat over een meter afstand de<br />
snelheid niet merkbaar zal veranderen. De<br />
wrijvingskracht ontneemt de kogel nu<br />
bewegingsenergie. Bereken deze energie.<br />
d. Met hoeveel procent neemt de snelheid over de<br />
eerste meter af? Klopt de veronderstelling bij c?<br />
De inslagdiepte<br />
Als de kogel is ingeslagen is de bewegingsenergie<br />
gebruikt voor vervorming. Hoe groter de<br />
bewegingsenergie van de kogel, hoe groter de<br />
inslagdiepte. Maar hoe ligt het verband precies?<br />
Om hier enigszins grip op te krijgen, zijn experimenten<br />
nodig. Nu is schieten op een school niet toegestaan.<br />
Maar het gaat hier om energie en vervorming. Is aan de<br />
hand van de vervorming vast te stellen hoeveel energie<br />
er voor de vervorming nodig was?<br />
Experiment 36: vervorming<br />
Hoe hangt een vervorming af van de energie die bij het<br />
vervormingsproces is omgezet?
Figuur 17: vervorming<br />
Probeer het antwoord op deze vraag te vinden met een<br />
experiment waarbij lege colablikjes worden vervormd<br />
met een bekende hoeveelheid energie. Deze energie is<br />
namelijk afkomstig van een baksteen die op hoogte h<br />
wordt losgelaten boven het colablikje. Om te zorgen<br />
dat het experiment reproduceerbaar is, wordt gebruik<br />
gemaakt van een geleidingsbuis waarvoor een PVC-pijp<br />
dienst kan doen. De opstelling is in figuur 17 getekend.<br />
De energie van de baksteen is zwaarte-energie<br />
waarvoor geldt:<br />
Ez = mgh met g = 9,81 N/kg.<br />
De vervorming Δs kan worden gemeten door na te gaan<br />
hoeveel het blikje korter is geworden.<br />
De hypothese is dat om de eerste kreuk te veroorzaken<br />
een minimale hoeveelheid energie E0 nodig is en dat de<br />
resterende energie evenredig is met de vervorming Δs.<br />
In formule:<br />
Ebaksteen – E0 = cv·Δs<br />
Vraag<br />
In welke eenheid wordt cv uitgedrukt?<br />
Uitvoering<br />
• Laat in de opening van de buis de baksteen los<br />
(zonder beginsnelheid). Zorg wel dat er een<br />
beschermplaatje op de vloer ligt. Doe dat bij drie<br />
blikjes van dezelfde soort.<br />
• Herhaal dit experiment nog vijf keer, telkens met<br />
een andere valbuis en dus bij een andere hoogte h.<br />
Verslag<br />
Maak een grafiek, waarin je energie van de baksteen<br />
uitzet tegen de gemiddelde vervorming Δs van de<br />
blikjes.<br />
Bepaal mbv de grafiek de vervormingsconstante cv.<br />
Schotwonden<br />
Bij schotwonden is voor allerlei soorten ammunitie<br />
experimenteel het verband vastgesteld tussen de<br />
energie van de kogel bij inslag en de indringdiepte van<br />
de kogel. De situatie is vergelijkbaar met de vervorming<br />
van colablikjes. Alleen wordt hier voor het vervormde<br />
materiaal ballistische gel of gelatine gebruikt die<br />
ongeveer dezelfde remmende werking heeft op kogels<br />
als het weefsel van het menselijk lichaam.
Figuur 18:<br />
luchtbukskogel (boven)<br />
en revolverkogel(onder)<br />
Bij elk type kogel horen twee constantes: de initiële<br />
vervormingsenergie (E0) en de vervormingscontante (cv).<br />
Vraag 37<br />
In figuur 18 is een luchtbukskogeltje afgebeeld en een<br />
revolverkogel. Beide hebben ongeveer dezelfde<br />
diameter.<br />
a. Leg uit welke van de twee kogels de grootste initiële<br />
vervormingsenergie zal hebben en welke de grootste<br />
vervormingsconstante cv.<br />
b. Het luchtbukskogeltje heeft een massa van 0,7 g. De<br />
initiële vervormingsenergie van deze kogel voor de<br />
menselijke huid bedraagt 14,8 J. Bereken welke<br />
snelheid de kogel minstens moet hebben om het<br />
lichaam binnen te dringen.<br />
Vraag 38<br />
De kogels die gebruikt zijn bij de moord op Thijssen<br />
kenmerken zich door een initiële vervormingsenergie E0<br />
van 8,1 J, nodig om de huid binnen te dringen en<br />
vervolgens de vervormingsconstante van 8,3 J/cm .<br />
De kogel is bij Thijssen diep binnengedrongen: 17 cm.<br />
Het had niet veel gescheeld of de kogel was er aan de<br />
andere kant weer uitgekomen.<br />
a. Bereken de kinetische energie van de kogel bij<br />
binnendringen. Raadpleeg voor eventuele gegevens<br />
ook de vorige opgaven.<br />
b. Bereken de snelheid die de kogel moet hebben<br />
gehad bij binnendringen.<br />
c. Bereken hoever de kogel het lichaam was<br />
binnengedrongen als de kogel nog maar een snelheid<br />
van 200 m/s had gehad bij inslag op het lichaam.<br />
6.3 Dossier<br />
Vraag 39<br />
In het politierapport staat beschreven dat de kogel het<br />
lichaam van Theo op borsthoogte getroffen heeft en dat<br />
er twee voetsporen het bos inlopen. Een voetspoor is<br />
afkomstig van Theo. Het andere voetspoor loopt verder<br />
het bos in, richting de camping.<br />
De persoon van dit voetspoor lijkt op 2 meter van het<br />
lichaam van Theo stil te hebben gestaan, aangezien er<br />
twee naast elkaar staande voetafdrukken voor het<br />
lichaam zijn gevonden.<br />
a Op welke hoogte is de kogel waarschijnlijk<br />
afgeschoten? Waarom denk je dat?<br />
b Denk je dat de kogel van dichtbij of van veraf is<br />
afgeschoten? Betrek in je beschouwing de resultaten<br />
van het berekeningsprogramma en de uitkomsten<br />
van de vragen 33 t/m 38.
c Denk je dat de persoon van de onbekende<br />
voetsporen de dader zou kunnen zijn?<br />
40. Opdrachten<br />
40.1 Verband lengte persoon en schiethoogte<br />
Er is een verband tussen lengte van een persoon en de<br />
waarschijnlijke schiethoogte. Doe bij jezelf en je<br />
medeleerlingen enkele metingen om dit verband te<br />
vinden.<br />
40.2 Dossier<br />
Bespreek met elkaar welke resultaten van de<br />
verschillende opdrachten uit handboek 6 in het dossier<br />
moeten komen.<br />
Voeg de betrokken gegevens toe aan je dossier.
<strong>Handboek</strong> 7 Bloedonderzoek<br />
7.1 Inleiding<br />
Om vast te stellen of er bloedsporen aanwezig zijn op<br />
de plaats delict, test een forensische onderzoeker het<br />
materiaal met een aantoningsreactie die specifiek<br />
bloed kan aantonen. Het is natuurlijk wel van<br />
essentieel belang dat zulke aantoningsreacties alleen<br />
bloed aantonen en niet op bloed gelijkende substanties.<br />
In de komende lessen leer je hoe je zelf bloed kunt<br />
aantonen op bijvoorbeeld een kledingstuk.<br />
7.2 Luminol<br />
Er zijn situaties waarin men geen bloedsporen met het<br />
blote oog kan waarnemen en waarbij men toch het idee<br />
heeft dat er wel degelijk bloedsporen aanwezig moeten<br />
zijn (geweest). In een dergelijk situatie zou het heel<br />
mooi zijn als onzichtbare bloedsporen zichtbaar<br />
gemaakt zouden kunnen worden met een bepaalde stof<br />
die reageert op de aanwezigheid van bloed. Er bestaat<br />
inderdaad een reactie waarbij bloed functioneert als<br />
katalysator. Het gaat hierbij om de reactie tussen de<br />
stof luminol en de stof waterstofperoxide (H2O2) in een<br />
basisch milieu dus bijvoorbeeld in aanwezigheid van<br />
natronloog (NaOH). Bij deze reactie komt een prachtig<br />
mooi blauw licht vrij.<br />
Figuur 19: reactie van luminol (systematische naam 5-amino-1,2,3,4-tetrahydroftalazine-1,4-dion) met<br />
waterstofperoxide in basisch milieu. Met hν wordt een foton bedoeld. Een foton veroorzaakt een licht reactie.<br />
De reactie van luminol met waterstofperoxide in<br />
basisch milieu, zoals deze in figuur 19 is weergegeven,<br />
verloopt echter bijzonder traag. Gevolg is dat de<br />
blauwe kleur maar moeilijk te zien is. De katalyserende<br />
werking van bloed zorgt er voor dat de reactie<br />
aanzienlijk wordt versneld. Dat zou merkbare invloed<br />
moeten hebben op de effecten van de reactie. Een<br />
mengsel van luminol en waterstofperoxide vormt dus<br />
een reagens op bloed. Het mengsel reageert op de<br />
aanwezigheid van bloed en toont daarmee dat bloed
aan. De vraag is of het mengsel luminolwaterstofperoxide-NaOH<br />
ook een selectief reagens is.<br />
Het mengsel functioneert het mengsel ook als reagens<br />
bij:<br />
• micro-organismen (denk hierbij aan schimmels en<br />
bacteriën)<br />
• joodionen en chloorionen, bijvoorbeeld in<br />
schoonmaakmiddelen<br />
• formalineoplossing (ook wel 'sterk water' genoemd)<br />
• peroxidasen in planten zoals vooral in<br />
citrusvruchten, bananen, watermeloenen en talloze<br />
groentesoorten<br />
• een groot aantal verfsoorten.<br />
• roest<br />
Blauw licht is niet automatisch een bewijs voor de<br />
aanwezigheid van bloed. Maar mogelijk is er sprake van<br />
verschillen tussen de effecten van blauw-licht-reactie<br />
bij de verschillende oorzaken. Uit onderzoek is<br />
bijvoorbeeld gebleken dat valse positieve reacties<br />
veroorzaakt door bijvoorbeeld verfsoorten vaak<br />
onderscheidbaar zijn. Zij luminisceren meestal minder<br />
lang dan bloed en geven soms ook een wat andere<br />
kleur. De restanten van bleekmiddelen die hypochloriet<br />
bevatten (zoals bleekwater) ontleden binnen enkele<br />
dagen. Als het vermoeden bestaat dat een misdadiger<br />
heeft geprobeerd de bloedsporen met bleekwater weg<br />
te spoelen, dan kan de forensische onderzoeker<br />
besluiten de sporen enkele dagen te bewaren. De<br />
restanten van bleekmiddelen zijn dan verdwenen en<br />
beïnvloeden niet meer het resultaat van de<br />
luminolproef. De gevoeligheid van luminol voor bloed is<br />
zó hoog, dat het hoeveelheden bloed die voor het oog<br />
niet meer waarneembaar zijn, makkelijk kan aantonen,<br />
ook als op de plaats delict is schoongemaakt.<br />
Het maakt voor de blauwkleuring niet uit of er sprake is<br />
van bloed van een dier of van een mens.<br />
De blauwkleuring van luminol bij aanwezigheid van oud<br />
bloed is intensiever dan de blauwkleuring van luminol<br />
bij aanwezigheid van vers bloed.<br />
Een goede katalysator voor de genoemde reactie is een<br />
ijzerion. IJzerionen komen bijvoorbeeld voor in<br />
hemoglobine in rode bloedcellen. Luminol reageert dus<br />
eigenlijk alleen met de ijzeratomen in het bloed en<br />
geeft vergelijkbare resultaten bij een reactie met<br />
bijvoorbeeld roest. Luminol is dus wel een gevoelig<br />
reagens, maar mogelijk is het geen selectief reagens.<br />
Bij een positief resultaat moet het vermoeden van de<br />
aanwezigheid van bloedsporen in dat geval bevestigd
Figuur 20: structuurformule van<br />
tetrabase, een stof met de<br />
systematische naam N,N,N',N'tetramethyl-4,4'-diaminodifenylmethaan.<br />
worden met meer specifieke reagentia. Een daarvan is<br />
bijvoorbeeld de tetrabasetest.<br />
Om na te gaan of we met het luminolmengsel een<br />
geschikt reagens in handen hebben, is een experiment<br />
noodzakelijk. De blauwachtige kleuring van de<br />
luminolreactie is goed waar te nemen in een donkere<br />
kamer.<br />
Experiment 41: luminolreactie<br />
Doel van de proef<br />
In deze proef ga je onderzoeken of bloed aangetoond<br />
kan worden met een mengsel van luminol,<br />
waterstofperoxide en natronloog. Bovendien ga je<br />
onderzoeken hoe selectief dit reagens is door de<br />
reactie met bloed te vergelijken met die van<br />
bleekmiddel.<br />
Voorbereiding:<br />
Een katalysator heeft invloed op de reactie maar hoe<br />
uit zich die invloed?<br />
Als bleekmiddel en bloed verschillende invloed hebben<br />
op de reactie hoe zou dat dan moeten blijken?<br />
Kan worden vastgesteld of het hier gaat om een<br />
endotherme of een exotherme reactie? Welke stappen<br />
zijn nodig om hier achter te komen?<br />
Benodigdheden<br />
• twee erlenmeyers (100 ml)<br />
• glazen trechters (passend op de erlenmeyers)<br />
• een luminoloplossing die bestaat uit:<br />
0,1 g luminol<br />
9 g Soda<br />
15 ml van een 3% waterstofperoxideoplossing.<br />
aangevuld met gedestilleerd water tot 100 mL<br />
• 15 ml bleekmiddel thermometer<br />
• 15 ml bloed (uit een pakje vlees uit de supermarkt)<br />
• thermometer<br />
• een donkere ruimte.<br />
Uitvoering<br />
Bewaar de helft van de luminol oplossing voor<br />
experiment 42<br />
• Doe in de ene erlenmeijer het bloed en in de andere<br />
het bleekmiddel.<br />
• Verdeel de overgebleven luminoloplossing in twee<br />
delen. Gebruik een deel voor het bloed en het<br />
andere deel voor het bleekmiddel.<br />
• Voeg de luminoloplossing tegelijk toe aan bloed en<br />
bleekmiddel.
• Meet de temperatuur in beide erlenmeijers tijdens<br />
het experiment.<br />
• Beëindig het experiment als je er van overtuigd bent<br />
dat je geen helder, blauwgekleurd licht (meer) kunt<br />
waarnemen.<br />
Vragen bij de proef<br />
a. Welke vervolgexperimenten zijn nodig om de<br />
luminolreactie tot een goed instrument te maken<br />
voor bloedonderzoek?<br />
b. Waarom is het niet erg dat de luminol en het<br />
waterstofperoxide al samen in één oplossing zitten<br />
voordat het bij bloed en bleekmiddel werd gevoegd?<br />
Experiment 42: bloedvlekken aantonen<br />
Doel van de proef<br />
In dit experiment ga je onderzoeken of er bloedvlekken<br />
kunnen worden aangetoond op de kledingstukken A, B<br />
en C. Kleding stuk A is afkomstig van Giovanni<br />
Guiseppe, kledingstuk B van Jan Coster en C van Mandy<br />
Groothuizen.<br />
Benodigdheden<br />
• een plantenspuit of verstuiver met daarin een<br />
oplossing van de volgende samenstelling:<br />
De helft van de luminol oplossing die je in<br />
experiment 41 hebt gebruikt (50 mL)<br />
• een donkere ruimte<br />
• drie bevlekte kledingstukken (gemerkt A t/m C).<br />
Uitvoering<br />
• Voordat je de proef uitvoert, noteer je op welke<br />
kledingstukken je denkt een bloedvlek te zien;<br />
mogelijk zijn meerdere kledingstukken met bloed<br />
bevlekt.<br />
• Onderzoek of er op de kledingstukken A, B en C<br />
bloedvlekken kunnen worden aangetoond.<br />
7.3 Dossier<br />
Opdracht 43<br />
a. Bij welke kledingstukken heb je een helder,<br />
blauwgekleurd licht waargenomen na besproeiing<br />
met de oplossing uit de plantenspuit?<br />
Welke conclusie(s) kun je daar uit trekken?<br />
b. Welke factoren beïnvloeden de betrouwbaarheid<br />
van deze meting? Wat kun je zeggen over de<br />
vlekken A, B en C?
<strong>Handboek</strong> 8 Forensisch DNAonderzoek<br />
8.1 Uit het proces-verbaal<br />
In de volgende paragrafen krijg je informatie over de<br />
technieken van een DNA-onderzoek en de methode om<br />
tot een match te komen. Dat is de taak van een<br />
forensisch expert. Of met deze match uiteindelijk het<br />
bewijs geleverd wordt, waarmee een verdachte<br />
veroordeeld kan worden, is een taak van justitie.<br />
Als informatiebron gebruik je het officiële rapport van<br />
het Nederlands Forensisch Instituut getiteld: “De<br />
Essenties van forensisch DNA-onderzoek.”<br />
[Meulenbroek, 2007]. Dit is ook te vinden op het<br />
vaklokaal ►de essenties van DNA onderzoek.pdf<br />
Ook de politie, het openbaar ministerie, rechters en<br />
advocaten gebruiken dit rapport om de noodzakelijke<br />
kennis over forensisch DNA-onderzoek op te doen.<br />
8.2 DNA<br />
Een DNA-molecuul bestaat uit twee strengen die tegen<br />
elkaar aanliggen. De strengen zijn elk opgebouwd uit<br />
een lange keten van achtereenvolgens een suiker en<br />
een fosfaat (figuur 21). Aan elke suiker zit een<br />
stikstofbevattende base (de gekleurde ringen in figuur<br />
21) die via waterstofbruggen vastzit aan een base uit de<br />
andere streng (de stippellijnen in figuur 22). Hierdoor<br />
zijn de strengen spiraalsgewijs gedraaid, de<br />
zogenaamde dubbele helix (figuur 23).
Figuur 21: een stukje enkelstrengs DNA Figuur 22: tweedimensionaal beeld van een<br />
(Bron BioData) stuk dubbelstrengs DNA (Bron Biodata)<br />
Figuur 23: alfa-helix vorm van DNA (Bron BioData)<br />
Er komen in het DNA vier basen voor: adenine (A),<br />
thymine (T), guanine (G) en cytosine (C).<br />
Tegenover een A zit altijd een T en tegenover een G<br />
altijd een C (zie de figuren 21 t/m 23).<br />
Als je een DNA streng van het ene eind doorloopt naar<br />
het andere eind kom je een code tegen bestaande uit<br />
een opeenvolging van A’s, T’s, G’s en C’s. (Zie figuur<br />
22). Alle erfelijke eigenschappen zoals oogkleur,<br />
haarkleur, huidkleur, lengte, enzovoort liggen vast in<br />
deze code.<br />
Aangezien mensen niet allemaal dezelfde oogkleur,<br />
haarkleur, en huidkleur bezitten, verschilt de erfelijke
code per persoon. En dit geldt dus ook voor de andere<br />
eigenschappen. Er zijn geen twee mensen met identiek<br />
DNA. Zelfs het DNA van een eeneiige tweeling vertoont<br />
verschillen.<br />
Van het DNA zorgt maar 2% voor de erfelijke<br />
eigenschappen (haarkleur, en dergelijke). De andere<br />
98% is niet verantwoordelijk voor de erfelijke<br />
eigenschappen. Dat noemt men het ‘niet-coderende<br />
DNA’.<br />
Op dat niet-coderende DNA bestaan sommige plaatsen<br />
uit zich herhalende korte DNA-stukjes, bijvoorbeeld de<br />
herhaling CTG-CTG-CTG-CTG. Het aantal herhalingen<br />
van zo’n stukje zijn per persoon erg verschillend.<br />
Sommige mensen hebben vijf CTG herhalingen, terwijl<br />
een ander persoon hiervan negen herhalingen kan<br />
hebben. Die opbouw van die plaatsen (die<br />
hypervariabele gebieden heten) is dus per persoon<br />
uniek en daarom bij uitstek geschikt om iemand te<br />
identificeren.<br />
Als je van een persoon weet hoeveel herhalingen hij<br />
heeft op een bepaald stuk in zijn DNA, kun je die<br />
vergelijken met het aantal herhalingen van het DNA<br />
gevonden op het plaats delict. Wanneer het aantal<br />
herhalingen met elkaar overeen komen, heb je een<br />
match! Het DNA van de PD komt dus overeen met die<br />
van de verdachte.<br />
Om een DNA-profiel te maken, kijk je niet naar één<br />
stuk herhalingen, zoals alleen de CTG herhaling. Je<br />
vergelijkt een aantal herhalingen op verschillende<br />
chromosomen. Chromosomen zijn in de celkern<br />
aanwezig als kleine bolletjes opgewikkeld DNA.<br />
Bij de mens tref je in de celkern 46 chromosomen aan.<br />
Ze zijn twee aan twee gelijk. Er zijn dus 23 paren. Van<br />
elk chromosomenpaar is één chromosoom afkomstig uit<br />
de spermacel van de vader en het andere chromosoom<br />
uit de eicel van de moeder. Chromosomen zijn<br />
opgebouwd uit lange draden DNA die op eiwitmoleculen<br />
zijn gewikkeld. Een DNA-profiel geeft aan hoeveel<br />
herhalingen zich op een bepaald stuk op het<br />
chromosoom bevinden. Chromosoompaar 1 heeft<br />
bijvoorbeeld de code 8/4. Dit betekent bijvoorbeeld<br />
dat een persoon acht GTC herhalingen op het<br />
chromosoom 1 van zijn moeder heeft, en vier<br />
herhalingen op het chromosoom 1 van zijn vader.
Figuur 24: de chromosomen van de mens: een karyogram. Het betreft hier het karyogram van een man met<br />
het syndroom van Klinefelter. Hij heeft een X-chromosoom teveel.<br />
Het 23 e chromosomenpaar is bij een vrouw evenals de<br />
andere 22 paren aan elkaar gelijk.<br />
Bij een man bestaat het 23 e paar echter uit één ‘groot’<br />
chromosoom en uit een aanzienlijk kleiner exemplaar.<br />
Het grote 23 e chromosoom wordt aangeduid met de<br />
hoofdletter X en het kleine met de hoofdletter Y. Met<br />
andere woorden een vrouw is XX en een man XY. De X-<br />
en Y-chromosomen worden de geslachtschromosomen<br />
genoemd.<br />
De andere 22 chromosomenparen zijn de zogenaamde<br />
autosomale chromosomen. Ze zijn genummerd van 1<br />
t/m 22. De twee chromosomen van één paar worden<br />
homologe chromosomen genoemd.<br />
Als iemand een afwijkend aantal chromosomen heeft,<br />
heeft dat vrijwel altijd ernstige gevolgen. Het<br />
bekendste voorbeeld is de aanwezigheid van 3<br />
chromosomen 21. Het gevolg daarvan is het syndroom<br />
van Down.<br />
Opdracht 44<br />
In het karyogram van figuur 24 is een X-chromosoom<br />
teveel aanwezig. Deze afwijking wordt het Klinefeltersyndroom<br />
genoemd.<br />
a Lokaliseer de beide X-chromosomen in het<br />
karyogram in figuur 24.<br />
b Welke verschijnselen heeft iemand die het<br />
Klinefelter syndroom heeft?
8.3 DNA als bewijsmateriaal<br />
45. Opdrachten<br />
45.1 DNA-profiel<br />
a. Lees de tekst op de bladzijden 4 /m 6 van “De<br />
essenties van forensisch DNA-onderzoek – het DNAprofiel”.<br />
(Dit is te vinden via het vaklokaal ►de<br />
essenties van DNA onderzoek.pdf).<br />
b. Verwerk de belangrijkste punten van die bladzijden<br />
in een korte samenvatting.<br />
45.2 Biologische sporen<br />
a. Noem drie biologische sporen die geschikt zijn om<br />
een DNA-profiel van te maken.<br />
b. Leg uit waarom je DNA uit wangslijmcellen van een<br />
verdachte kunt gebruiken om te bepalen of het<br />
bloed dat gevonden is op de plaats delict van de<br />
verdachte is.<br />
45.3 Niet-coderend DNA<br />
Op pagina 5 van het rapport staat beschreven dat voor<br />
het maken van een DNA-profiel de hypervariabele<br />
gebieden in het DNA worden bestudeerd. Deze<br />
gebieden liggen op het “niet-coderende DNA”. Wat<br />
betekent de term “niet-coderend DNA”?<br />
“Wel coderend DNA” bevat je erfelijke eigenschappen.<br />
Dit noemen we de genen. De genen beslaan slechts 2%<br />
van je gehele DNA. Het gaat misschien tegen je gevoel<br />
in, maar de volgorde van de bouwstenen van het “wel<br />
coderende DNA” verschilt zo weinig per individu dat het<br />
‘wel coderende DNA’ niet geschikt is om er een uniek<br />
DNA-profiel van te maken. De genen van alle mensen<br />
lijken dus verschrikkelijk veel op elkaar.<br />
Opdracht 46<br />
Wat is de kenmerkende eigenschap van de<br />
hypervariabele gebieden in het DNA, die ze uitermate<br />
geschikt maakt voor een vergelijkend DNA-onderzoek?<br />
Leg dit uit door middel van een tekening van deze<br />
gebieden bij twee verschillende personen.<br />
8.4 De techniek om een DNAprofiel<br />
te maken<br />
47. Opdrachten<br />
47.1 Forensic biology les
Ga naar ►URL6 en doe daar Case One, de forensic<br />
biology les. Vraag je leraar/ouders om hulp als je<br />
enkele engelse woorden niet begrijpt<br />
47.2 Samenvatting<br />
a. Lees de tekst op de bladzijden 7 /m 9 van “De<br />
essenties van forensisch DNA-onderzoek – het DNAprofiel”.<br />
b. Verwerk de belangrijkste punten van deze<br />
bladzijden in een korte samenvatting.<br />
47.3 Begrippen<br />
Geef een beschrijving van de onderstaande termen:<br />
a. Short Tandem Repeat<br />
b. Locus<br />
c. DNA-kenmerk<br />
d. DNA-profiel<br />
Als je een DNA-profiel wilt maken van het DNA van<br />
bijvoorbeeld een verdachte, zul je dus per locus<br />
moeten bepalen uit hoeveel herhalingen deze locus<br />
bestaat.<br />
Het is helaas niet mogelijk om dit te bepalen door het<br />
DNA onder een microscoop te bekijken. Op de eerste<br />
plaats bevat het spoor vaak zo weinig DNA dat je het<br />
zelfs onder een microscoop niet zichtbaar kunt maken<br />
en op de tweede plaats zou je dan alle chromosomen<br />
zien. Je zou geen idee hebben waar de locus die jij wilt<br />
onderzoeken zich bevindt.<br />
Zoals je op pagina 7 van de brochure “De Essenties van<br />
forensisch DNA-onderzoek” hebt gelezen, moeten uit<br />
het geïsoleerde DNA de te onderzoeken loci<br />
vermeerderd worden om te bepalen uit hoeveel<br />
herhalingen (repeats) ze bestaan.<br />
De techniek die men hiervoor gebruikt heet de<br />
polymerase kettingreactie, ook wel afgekort als PCR<br />
(Polymerase Chain Reaction). Met deze techniek is het<br />
mogelijk om van het stuk DNA dat je wilt onderzoeken,<br />
meer dan één miljard kopieën te maken. Pas als je door<br />
middel van de PCR-techniek meer dan één miljard<br />
kopieën van alle loci hebt gemaakt kun je ze<br />
analyseren, zodat er een piekenpatroon uitkomt, zoals<br />
in illustratie 4 van de brochure te zien is.<br />
8.5 De PCR-techniek<br />
Uit het geïsoleerde DNA kunnen alle elf loci tegelijk<br />
gekopieerd worden door middel van één PCR-reactie.<br />
Om de PCR-techniek uit te leggen, nemen we een<br />
voorbeeld waarin je slechts één locus zou willen<br />
kopiëren.
Stel dat je het aantal herhalingen van locus TH01 op<br />
chromosoom 11 van een verdachte wilt onderzoeken.<br />
Om te weten waar het kopiëren moet beginnen en waar<br />
het moet eindigen, moet je weten hoe de DNA-volgorde<br />
er uit ziet van het DNA dat vlak voor en vlak na de<br />
herhalingen in TH01 zit. Het aantal herhalingen in TH01<br />
verschilt per persoon, maar de stukken die daar<br />
omheen zitten, blijken bij iedereen identiek (Het is<br />
gebleken dat 99,5 tot 99,9 % van het DNA van alle<br />
mensen identiek is).<br />
Schematisch zien de twee ketens van elk chromosoom<br />
bij locus TH01 er uit als in figuur 25.<br />
Figuur 25: locus TH01 op chromosoom 11<br />
ATGATACTGACTGAC TCAT TCAT TCAT TCAT TCAT TCAT AGTCTACTAG<br />
TACTATGACTGACTG AGTA AGTA AGTA AGTA AGTA AGTA TCAGATGATC<br />
6 herhalingen op het ene chromosoom<br />
ATGATACTGACTGAC TCAT TCAT TCAT TCAT TCAT TCAT TCAT TCAT AGTCTACTAG<br />
TACTATGACTGACTG AGTA AGTA AGTA AGTA AGTA AGTA AGTA AGTA TCAGATGATC<br />
8 herhalingen op het andere chromosoom<br />
De flankerende stukken zijn op beide chromosomen (en zelfs bij alle mensen) gelijk!<br />
Als je de code van de flankerende stukken weet, moet<br />
je het beginstukje en het eindstukje (vlak voor en<br />
achter de locus) door de PCR-leverancier laten maken.<br />
Deze korte stukjes DNA van 15 bouwstenen, de<br />
zogenaamde primers, passen precies op het begin en<br />
eind van de locus die je wilt kopiëren.<br />
Als je de primers toevoegt aan het DNA dat je<br />
geïsoleerd hebt, plakken de primers precies voor en<br />
achter de locus aan het DNA. Ze passen namelijk maar<br />
op één plek. Dat komt doordat een T alleen tegenover<br />
een A past en een G alleen tegenover een C.<br />
De primers geven als een soort vlaggetjes aan waar de<br />
locus begint en eindigt, zodat alleen de locus die tussen<br />
de twee primers ligt, gekopieerd wordt. De primers<br />
bepalen dus welke locus je kopieert.<br />
Het kopiëren begint als je het enzym DNA-polymerase<br />
en de DNA-bouwstenen (de nucleotiden A, C, G en T)<br />
toevoegt. Alleen op de plaats waar een primer aan het<br />
DNA geplakt zit, kan het enzym beginnen met kopiëren.<br />
Het enzym DNA-polymerase plakt de juiste DNAbouwstenen<br />
op de juiste plek, dus een A tegenover een<br />
T en een C tegenover een G.
Stap 1: de twee strengen DNA<br />
laten los bij 95 °C<br />
Stap Stap 1: de 2: twee de primers strengen hechten DNA bij 55 °C precies<br />
laten los bij op 95 de °C plaats waar ze passen<br />
72 °C<br />
Stap 2: de primers hechten bij 55 °C precies<br />
op de plaats waar ze passen 95 °C<br />
In figuur 26 Stap zie 1: je de twee de PCR-reactie strengen DNA in vier fases<br />
afgebeeld. laten los bij 95 °C<br />
• Stap 1. De locus die je wilt kopiëren bestaat uit<br />
een dubbele streng nucleotiden (plaatje 1 van figuur<br />
26).<br />
72 °C • Stap 2. De twee strengen laten los als de<br />
Stap 3: temperatuur boven 90 °C komt. Na afkoelen tot 55<br />
Stap bij 72 4: aan °C verlengt het einde het van enzym de eerste DNAcyclus<br />
heb je<br />
polymerase twee identieke het DNA stukken vanaf de DNA. primers °C kunnen de primers vastplakken 72 op °C de plek waar<br />
ze passen Stap (plaatje 4: aan het einde 2). van de eerste cyclus heb je<br />
twee identieke stukken DNA.<br />
• Stap 3. Bij 72 °C doet het enzym DNA-polymerase<br />
vervolgens zijn werk en zet de juiste nucleotiden op<br />
de juiste plek (plaatje 3).<br />
Figuur 27: het PCR-apparaat<br />
zorgt voor de juiste temperatuur<br />
95 °C 55 °C<br />
55 °C<br />
72 °C<br />
Stap 2: de primers hechten bij 55 °C precies<br />
Stap op 3: de bij plaats 72 °C waar verlengt ze passen het enzym DNApolymerase<br />
het DNA vanaf de primers<br />
Figuur 26: PCR-reactie in vier<br />
stappen<br />
72 °C<br />
95 °C<br />
Stap 4: aan het einde van de eerste cyclus heb je<br />
twee identieke stukken DNA.<br />
72 °C<br />
55 °C<br />
Stap 3: bij 72 °C verlengt het enzym DNA-<br />
Stap polymerase 2: de primers het DNA hechten vanaf bij de 55 primers °C precies<br />
op de plaats waar ze passen<br />
Figuur 26: PCR-reactie in vier<br />
stappen<br />
55 °C<br />
72 °C<br />
72 °C<br />
Stap 4: aan het einde van de eerste cyclus heb je<br />
twee identieke stukken DNA.<br />
Stap 3: bij 72 °C verlengt het enzym DNApolymerase<br />
het DNA vanaf de primers<br />
• Stap 4. Het eindresultaat is 2 identieke stukken<br />
DNA (plaatje 4).<br />
Vervolgens begint de cyclus weer opnieuw: de<br />
temperatuur wordt verhoogd tot 95°C en alle strengen<br />
laten los. Nadat de primers gehecht zijn (bij 55°C) en<br />
vanaf die plek het DNA weer verdubbeld is (bij 72°C)<br />
heb je vier identieke stukken DNA, enzovoort…<br />
Het PCR-apparaat is nodig om steeds de juiste<br />
temperatuur voor het DNA en het enzym in te stellen.<br />
Door de temperatuur te variëren kan de hele cyclus<br />
(plaatje 1 t/m 4) meerdere keren achter elkaar<br />
uitgevoerd worden. Na 25 cycli heb je genoeg kopieën<br />
van de locus om te bepalen uit hoeveel herhalingen de<br />
locus bestaat.
48. Opdrachten<br />
48.1 PCR-filmpjes<br />
Bekijk nu drie verschillende filmpjes over PCR via de<br />
links ►URL7-9, zodat je het principe helemaal door<br />
krijgt.<br />
48.2 PCR techniek<br />
a. Maak een lijst met benodigdheden (stoffen en<br />
apparaten) die moet je hebben om een PCR uit te<br />
kunnen voeren.<br />
b. Wat zijn de twee redenen dat je de PCR-techniek<br />
moet toepassen om een DNA-profiel te kunnen<br />
maken?<br />
8.6 Het bepalen van het aantal<br />
herhalingen<br />
In de tekst op pagina 7 van het NFI-rapport “De<br />
Essenties van forensisch DNA-onderzoek-het DNAprofiel”<br />
staat dat de DNA-analyse-apparatuur de DNAkenmerken<br />
als pieken weergeeft. Maar hoe komt dit<br />
piekenpatroon tot stand? Tot nu toe heb je geleerd hoe<br />
de PCR-techniek van een locus één miljard kopieën kan<br />
maken. Maar hoe bepaal je vervolgens het aantal<br />
herhalingen van de loci in het DNA?<br />
In handboek 5 heb je geleerd hoe chromatografie<br />
werkt. Om te bepalen uit hoeveel herhalingen de locus<br />
bestaat die je wilt onderzoeken, gebruik je ook een<br />
chromatografietechniek.<br />
Zodra de PCR-reactie voltooid is (30 cycli duren<br />
ongeveer 3 uur), is het eindresultaat een klein buisje<br />
met vloeistof. In die vloeistof zijn de miljarden stukjes<br />
DNA, die tijdens de PCR-reactie zijn gemaakt, opgelost:<br />
dit noemen we het PCR-product. Daaraan kun je met<br />
het blote oog dus niets zien. Om te bepalen uit hoeveel<br />
herhalingen de kopieën (en dus ook de originele locus)<br />
bestaan, breng je deze vloeistof bovenop een heel<br />
dunne chromatografiekolom.<br />
Onder deze omstandigheden zijn de DNA-stukjes<br />
negatief geladen. Om de DNA-stukjes door de kolom te<br />
“trekken”, breng je over de kolom een spanning aan.<br />
De negatieve pool sluit je boven aan en de positieve<br />
pool beneden. De DNA-stukjes worden door de positieve<br />
pool aangetrokken en bewegen dus door de kolom naar<br />
beneden.<br />
Aan het uiteinde van de chromatografiekolom<br />
detecteert een laser of er DNA uit de kolom komt. Het<br />
apparaat meet ook hoe lang de DNA stukjes er over<br />
deden om door de kolom heen te stromen. Het<br />
materiaal waarvan de kolom gemaakt is, zorgt ervoor
dat lange stukken (dus met meer herhalingen) daar<br />
langer over doen dan korte stukjes (met minder<br />
herhalingen). De tijd dat de DNA-stukjes in de kolom<br />
verblijven is dus een maat voor het aantal herhalingen.<br />
Figuur 28: een schematische weergave van de chromatografiekolom om de DNA-fragmenten te scheiden. De<br />
pijl geeft de stroomrichting van de DNA fragmenten aan.<br />
Opdracht 49<br />
a. Na de PCR-reactie waarin je locus TH01 hebt<br />
gekopieerd, is de vloeistof uit het PCR-apparaat op<br />
de kolom gebracht. Dit is in de bovenstaande<br />
tekening schematisch weergegeven. In de tweede<br />
tekening zie je dat de vloeistof twee verschillende<br />
PCR-producten bevat. Geef in de tekening aan<br />
welke zwarte stip de kopieën van de locus met zes<br />
herhalingen weergeeft en welke de kopieën van de<br />
locus met acht herhalingen.<br />
b. De laser staat niet in de tekening weergegeven. Stel<br />
dat het PCR-product van TH01 met zes herhalingen<br />
er 10 seconden over doet om door de kolom heen te<br />
lopen en het PCR-product met acht herhalingen 12<br />
seconden. Teken het signaal dat de laser detecteert<br />
vanaf het moment dat de vloeistof op de kolom<br />
werd gebracht. Op de x-as zet je de tijd en op de y–<br />
as de hoeveelheid DNA die de laser detecteert.<br />
Je hebt in opdracht 49 het DNA-profiel getekend van<br />
een analyse van één locus, namelijk TH01. Je hebt met<br />
de PCR-techiek en kolomchromatografie bepaald dat
deze persoon het DNA-kenmerk 6/8 voor deze locus<br />
heeft.<br />
Opdracht 50<br />
Teken exact onder dit piekenpatroon het patroon van<br />
een verdachte met het kenmerk 8/8 op locus TH01.<br />
Het bepalen één DNA-kenmerk is uiteraard niet genoeg.<br />
Zoals je in het NFI rapport “De Essenties van forensisch<br />
DNA-onderzoek-het DNA-profiel” in illustratie 3 kunt<br />
zien, bestaat een volledig DNA-profiel uit tien DNAkenmerken<br />
plus één geslachtskenmerk. In figuur 31 is<br />
het piekenpatroon van een volledig DNA-profiel te zien.<br />
Vraag 51<br />
Stel dat je niet het DNA kenmerk van TH01 maar van<br />
D2S1338 zou willen bepalen. Je zou daarvoor slechts<br />
één verandering hoeven toe te passen in de PCRtechniek.<br />
Wat is er anders in een PCR voor D2S1338 ten opzicht<br />
van een PCR voor TH01?<br />
De vraag is natuurlijk hoe je de PCR-techniek en de<br />
kolomchromatografie moet uitvoeren om niet één DNAkenmerk,<br />
maar alle elf DNA-kenmerken te bepalen. Als<br />
je de essentie van beide technieken hebt begrepen,<br />
kun je hiervoor zelf een plan van aanpak opstellen.<br />
Opdracht 52<br />
Beschrijf hoe je uit het gesoleerde DNA van een<br />
verdachte een DNA-profiel van alle elf DNA-kenmerken<br />
maakt. Beschrijf waarin deze stappen verschillen van<br />
het analyseren van één DNA-kenmerk.<br />
8.7 Een volledig DNA-profiel<br />
53. Opdrachten<br />
53.1 Samenvatting<br />
a. Lees in het NFI-rapport “De essentie van forensisch<br />
DNA-onderzoek- het DNA-profiel” de bladzijden 10<br />
t/m 13.<br />
b. Verwerk de belangrijkste punten van deze bladzijde<br />
in een korte samenvatting.<br />
53.2 Tabel met cijfercode piekenpatroon<br />
Zoals je in het rapport bij illustratie 6 hebt kunnen<br />
lezen, worden de DNA-kenmerken van een profiel als<br />
cijfercode weergegeven, zodat ze in een databank<br />
kunnen worden opgeslagen.<br />
Maak een tabel met de cijfercode van het<br />
piekenpatroon op figuur 31 uit dit handboek.
53.3 Onvolledig profiel<br />
In het meest ideale geval kun je van een biologisch<br />
spoor een volledig DNA-profiel maken. Vaak levert een<br />
spoor echter niet van alle loci het DNA-kenmerk.<br />
Je spreekt dan van een onvolledig profiel.<br />
Hoe kun je verklaren dat je uit een dergelijk DNA-spoor<br />
niet alle DNA-kenmerken kunt kopiëren met de PCRtechniek,<br />
terwijl je wel voor alle loci de benodigde<br />
primers toevoegt?<br />
53.4 Mengprofiel<br />
Het kan ook voorkomen dat uit een DNA-spoor blijkt dat<br />
er DNA van meerdere personen in het spoor aanwezig<br />
zijn. Er is dan sprake van een mengprofiel.<br />
Hoe kun je aan het piekenpatroon zien dat er sprake is<br />
van een mengprofiel?<br />
53.5 Spermaspoor<br />
Van een spoor sperma op de plaats delict kan een DNAprofiel<br />
gemaakt worden. Spermacellen bevatten echter<br />
van elk chromosoom maar één in plaats van twee<br />
exemplaren.<br />
Waarom ontstaat er uit een spermaspoor toch een<br />
volledig DNA-profiel (dus twee kenmerken per locus)?<br />
8.8 De DNA-databank en het<br />
vergelijken van profielen<br />
Om de bewijswaarde van gelijke DNA-profielen te<br />
bepalen, is het van belang te weten hoe groot de kans<br />
is dat de DNA-profielen bij toeval gelijk zijn. Het<br />
antwoord op deze vraag wordt uitgedrukt in de<br />
'frequentie' waarmee een DNA-profiel (van het<br />
sporenmateriaal) in de populatie voorkomt.<br />
De berekening is gebaseerd op populatiegenetische<br />
gegevens. Een belangrijk gegeven is hoe vaak een DNAkenmerk<br />
in de populatie voorkomt. Dit is de verwachte<br />
frequentie van het DNA-kenmerk.<br />
In figuur 29 en 30 zijn de frequenties van de<br />
verschillende DNA-kenmerken in de Nederlandse<br />
bevolking (NL) weergegeven. In figuur 29 is<br />
bijvoorbeeld te zien dat 21 herhalingen op locus<br />
D2S1338 in Nederland een frequentie heeft van 0,015.<br />
Dat betekent dat 1,5% van de Nederlandse bevolking<br />
dat kenmerk heeft.
Figuur 29: frequenties voor Nederland van DNA-kenmerken D2S1338, D3S1358, FGA, D8S1179 en THO1<br />
D2S1338 frequentie D3S1358 frequentie FGA frequentie D8S1179 frequentie THO1 frequentie<br />
15 0,000 12 0,000 18 0,013 8 0,019 5 0,006<br />
16 0,048 13 0,002 18.2 0,000 9 0,011 6 0,225<br />
17 0,203 14 0,091 19 0,058 10 0,078 7 0,219<br />
18 0,076 15 0,281 19.2 0,000 11 0,087 8 0,104<br />
19 0,128 16 0,253 20 0,145 12 0,147 9 0,132<br />
20 0,171 17 0,193 21 0,177 13 0,346 9.3 0,307<br />
21 0,015 18 0,167 22 0,173 14 0,180 10 0,006<br />
22 0,030 19 0,011 22.2 0,015 15 0,102<br />
23 0,097 20 0,002 23 0,136 16 0,028<br />
24 0,095 23.2 0,006 17 0,002<br />
25 0,117 24 0,158 18 0,000<br />
26 0,017 25 0,074<br />
27 0,002 25.2 0,000<br />
26 0,028<br />
27 0,013<br />
28 0,002<br />
29 0,000<br />
31.2 0,000<br />
45.2 0,000<br />
Figuur 30: frequenties voor Nederland van de DNA-kenmerken VWA, D16S539, D18S51, D19S433 en D21S11<br />
VWA frequentie D16S539 frequentie D18S51 frequentie D19S433 frequentie D21S11 frequentie<br />
11 0,000 8 0,015 9 0,000 9 0,000 27 0,017<br />
13 0,000 9 0,123 10 0,011 10 0,002 28 0,180<br />
14 0,067 10 0,067 11 0,006 11 0,004 29 0,223<br />
15 0,076 11 0,340 12 0,134 12 0,061 29.2 0,000<br />
16 0,203 12 0,279 13 0,108 12.2 0,000 30 0,271<br />
17 0,303 13 0,162 14 0,182 13 0,255 30.2 0,030<br />
18 0,223 13.3 0,000 15 0,117 13.2 0,011 31 0,078<br />
19 0,110 14 0,013 16 0,152 14 0,359 31.2 0,074<br />
20 0,013 15 0,000 17 0,141 14.2 0,032 32 0,011<br />
21 0,004 18 0,071 15 0,165 32.2 0,091<br />
19 0,039 15.2 0,037 33 0,002<br />
20 0,026 16 0,037 33.1 0,000<br />
21 0,006 16.2 0,026 33.2 0,022<br />
22 0,004 17 0,002 34 0,000<br />
23 0,000 17.2 0,006 34.2 0,000<br />
25 0,002 18.2 0,002 35 0,000<br />
35.2 0,002<br />
36 0,000<br />
Bij vergelijkend DNA-onderzoek vergelijkt een<br />
forensisch onderzoeker DNA van een biologisch spoor
met dat van een verdachte, een slachtoffer of<br />
betrokkenen. Hierbij zijn twee resultaten denkbaar: of<br />
de DNA-profielen verschillen of ze zijn aan elkaar<br />
gelijk. Verschillen de DNA-profielen van elkaar, dan<br />
betekent dit dat de persoon niet de donor is van dit<br />
spoor. Als het DNA-profiel van het spoor overeenkomt<br />
met dat van een persoon, dan spreekt men van een<br />
'match'. De kans dat (een niet-verwant) persoon per<br />
toeval het betreffende volledige DNA-profiel heeft, is<br />
minder dan één op een miljard. Dit betekent dat het<br />
biologische spoor in hoge mate van waarschijnlijkheid<br />
afkomstig is van de verdachte.<br />
Opdracht 54<br />
a. Stel, een profiel verschilt op één DNA-kenmerk en al<br />
de andere DNA-kenmerken zijn gelijk. Moet dan de<br />
verdachte uitgesloten worden als donor van dit<br />
spoor? Geef een verklaring voor je antwoord.<br />
b. Familieleden vertonen veel overeenkomsten in DNAprofiel.<br />
Geef hiervoor een verklaring.<br />
8.9 Berekende frequentie van een<br />
DNA-profiel<br />
De berekende frequentie is de maat voor de<br />
zeldzaamheid van een vastgesteld DNA-profiel in de<br />
populatie. De berekende frequentie is feitelijk de kans<br />
dat een willekeurig gekozen, niet aan de matchende<br />
verdachte verwante, persoon hetzelfde DNA-profiel<br />
heeft als dat van het spoor.<br />
Bij willekeurige voortplanting is de kans dat een DNAkenmerk<br />
wordt doorgegeven aan de volgende<br />
generatie, groter naarmate het DNA-kenmerk vaker in<br />
de populatie voorkomt. Elk DNA-kenmerk heeft binnen<br />
een populatie een eigen frequentie. Als er geen andere<br />
beïnvloedende factoren zijn (bijvoorbeeld mutatie,<br />
emigratie of immigratie), blijven de frequenties binnen<br />
een (grote) populatie, zoals in Nederland, door de<br />
generaties heen constant. Deze wetmatigheid wordt de<br />
regel van Hardy-Weinberg genoemd en kan wiskundig<br />
worden afgeleid.<br />
Opdracht 55<br />
a. Bestudeer figuur 29. Wat is de frequentie van DNAkenmerk<br />
18 op locus D2S1338?<br />
b. Wat is de som van alle frequenties (in Nederland)<br />
van de kenmerken op locus D2S1338? Geef hiervoor<br />
een verklaring.<br />
Zoals eerder gezegd, bij de mens is het DNA verdeeld<br />
over 23 paren DNA-moleculen. Van elk paar is één DNAmolecuul<br />
geërfd via de vader en één via de moeder.
Een persoon kan dus in locus D2S1338 maximaal twee<br />
verschillende DNA-kenmerken bezitten. Neem<br />
bijvoorbeeld de DNA-kenmerken 17 en 18. Genetisch<br />
gezien kunnen er bij bevruchting ten aanzien van beide<br />
DNA-kenmerken 4 combinaties gevormd worden:<br />
• 17/17<br />
• 17/18<br />
• 18/17<br />
• 18/18<br />
De frequentie waarmee elke combinatie voorkomt is<br />
een product van de frequenties van de beide DNAkenmerken.<br />
Stel nu bij een persoon zijn op locus D2S 1338 DNAkenmerken<br />
17 en 18 waarneembaar. DNA-kenmerk 17<br />
komt in de bevolkingsgroep voor met een frequentie<br />
van 0,203 = 20,3% (ofwel 1 op de 5).<br />
DNA-kenmerk 18 komt voor met een frequentie van<br />
0,076 = 7,6% (ofwel 1 op 13,2).<br />
De berekening van de frequentie van voorkomen van<br />
deze combinatie van DNA-kenmerken van dat locus, is<br />
dan als volgt: 0,203 (20,3%) x 0,076 (7,6%) = 0,015 =<br />
1,5%.<br />
Omdat zoals hierboven beschreven, er voor deze DNAkenmerkencombinatie<br />
twee mogelijkheden zijn: 17/18<br />
en 18/17 (kenmerk 17 is van de vader geërfd en<br />
kenmerk 18 van de moeder, of andersom: kenmerk 18 is<br />
van de moeder geërfd en kenmerk 17 van de vader) is<br />
een vermenigvuldiging met een factor twee nodig.<br />
De berekende frequentie van de DNAkenmerkencombinatie<br />
17 en 18 van dat locus is<br />
2 x 1,5% = 3% , (2 x 0,015 = 0,03).<br />
Vraag 56<br />
a. Bereken op basis van boven beschreven gegevens<br />
voor locus D2S1338 de frequentie van de DNAkenmerkcombinatie<br />
(17/17).<br />
b. Reken ook uit wat de frequentie is van de DNAkenmerkcombinatie<br />
(18/18).
Figuur 31: het piekenpatroon van een volledig DNA-profiel<br />
Bij analyse van een DNA-spoor worden de verschillende<br />
DNA-kenmerken van de loci weergegeven als pieken<br />
(zie figuur 31). De hoogte en breedte van een piek is<br />
een maat voor de hoeveelheid DNA. Figuur 31 is een<br />
weergave van een DNA-profiel met de tien genoemde<br />
loci, met voor elk locus één piek. Voor het locus met de<br />
code 'VWA' is er bijvoorbeeld één piek zichtbaar<br />
(vijftien). Deze persoon heeft hier op beide DNAmoleculen<br />
het DNA-kenmerk vijftien.<br />
Vraag 57<br />
Waarom is in het bovenstaande DNA-profiel de piek bij<br />
locus D3S1358 ongeveer twee keer zo klein als de piek<br />
bij locus VWA?<br />
Een DNA-profiel bevat altijd een kenmerk dat aangeeft<br />
of de persoon een man of een vrouw is. Bij een man<br />
geeft dat kenmerk namelijk twee pieken, weergegeven<br />
als X en Y. Bij een vrouw is er op deze plaats één piek,<br />
weergegeven als X.<br />
Vraag 58<br />
Is het bovenstaande DNA-profiel afkomstig van een man<br />
of van een vrouw?<br />
Een DNA-profiel wordt berekend door de frequenties<br />
van de DNA-kenmerkencombinaties die van de<br />
afzonderlijke loci zijn bepaald met elkaar te<br />
vermenigvuldigen. Een voorbeeld hiervan zie je in<br />
figuur 32. Voor alle loci zijn de frequentie van DNAkenmerken<br />
berekend.
Figuur 32: schematische weergave van een DNA-profiel met bijbehorende frequenties<br />
locus locus bevindt zich op: mogelijk DNAkenmerk<br />
D2S1338 Chromosoom 2 17/17 4,1<br />
D3S1358 Chromosoom 3 17/18 6,4<br />
FGA Chromosoom 4 21/24 5,6<br />
D8S1 179 Chromosoom 8 13/14 12,5<br />
TH01 Chromosoom 11 7/9 5,8<br />
VWA Chromosoom 12 16/18 9,1<br />
D16S539 Chromosoom 16 11/13 11,0<br />
D18S51 Chromosoom 18 14/14 3,3<br />
D19S4 33 Chromosoom 19 13/15 8,4<br />
D21S11 Chromosoom 21 29/32 1,4<br />
XY X op X-chromosoom<br />
Y op Y-chromosoom<br />
Door alle frequenties met elkaar te vermenigvuldigen<br />
kun je de kans dat een persoon toevallig hetzelfde DNA<br />
heeft, berekenen.<br />
In dit geval is dat:<br />
0,041 x 0,064 x 0,056 x 0,125 x 0,058 x 0,091 x 0,110 x<br />
0,033 x 0,084 x 0,014 = 4,14.10 −13 . Voor een volledig<br />
DNA-profiel, dat bestaat uit tien loci, is de frequentie<br />
altijd lager dan 1 op een miljard.<br />
Vraag 59<br />
Stel dat een spoor slechts een gedeeltelijk profiel<br />
oplevert.<br />
Alleen de loci D2S1338, FGA, TH01 en VWA zijn bekend.<br />
Het profiel ziet er als volgt uit:<br />
locus DNA-kenmerk<br />
D2S1338 17 / 20<br />
FGA 21 / 22<br />
TH01 9,3 / 9,3<br />
VWA 16 / 17<br />
Figuur 33: een gedeeltelijk profiel<br />
a. Bereken op basis van de gegevens in figuur 29 en 30<br />
de kans dat een persoon per toeval dezelfde DNAkenmerken<br />
heeft.<br />
b. Wat zegt dit over de bruikbaarheid van dit<br />
gedeeltelijke profiel?<br />
8.10 Dossier<br />
60. Opdrachten<br />
frequentie<br />
%<br />
60.1 DNA-profiel sigarettenpeuk<br />
Uit de sigarettenpeuk die gevonden is, blijkt een<br />
gedeeltelijk DNA-profiel gemaakt te kunnen worden.<br />
Het ziet er als volgt uit:
locus DNA-kenmerk in<br />
spoor<br />
D2S1338<br />
D3S1358<br />
FGA<br />
D8S1 179<br />
TH01 5 /10<br />
VWA 19/ 20<br />
D16S539<br />
D18S51<br />
D19S4 33<br />
D21S11 28/30<br />
XY<br />
berekende frequentie DNAprofiel:<br />
Figuur 34: DNA-profiel uit sigarettenpeuk<br />
frequentie<br />
DNA-kenmerken<br />
combinatie per<br />
locus<br />
a. Vul zelf de tabel in figuur 34 nog verder in. Bereken<br />
daartoe eerst de frequenties van de DNA-kenmerken<br />
die bekend zijn. Gebruik hiervoor de<br />
frequentiewaarden uit de figuren 29 en 30.<br />
Bereken daarna frequentie van het gedeeltelijke<br />
profiel als geheel.<br />
b. Hoeveel mensen in Nederland zullen matchen met<br />
dit gedeeltelijke profiel?<br />
60.2 DNA-profielen van de verdachten<br />
a. Van welke verdachte is de sigaret afkomstig?<br />
b. Had je, door alleen te kijken naar het gedeeltelijk<br />
DNA-profiel ook kunnen zeggen van wie de sigaret<br />
afkomstig is?<br />
c. Op bladzijde 30 staan alle DNA-profielen van alle<br />
betrokkenen. Wat kun je zeggen over de DNAprofielen<br />
van de familie Thijssen?<br />
d. Zijn er meer familie banden te onderscheiden op<br />
basis van de DNA profielen? Gaat het hier om een<br />
sterke of een zwakke band?<br />
e. Zegt een DNA-profiel ook iets over het uiterlijk van<br />
een persoon?<br />
f. Welke uitspraken kun je op basis van deze profielen<br />
doen?<br />
g. Welke uitspraken kun je zeker (nog) niet doen op<br />
basis van alleen dit forensische DNA-onderzoek?
9. Afsluiting<br />
Je hebt in je dossier alle mogelijke gegevens van de<br />
verdachten verzameld:<br />
gegevens die je uit het politiedossier hebt gehaald en<br />
gegevens uit de onderzoeken die je hebt gedaan.<br />
61. Opdrachten<br />
61.1 Dossier<br />
Maak je dossier compleet en overzichtelijk.<br />
61.2 Wie is de moordenaar?<br />
a. Stel een lijst op van harde feiten die tegen de<br />
verdachten pleiten.<br />
b. Ga na wie als verdachte afvalt als je deze lijst<br />
hanteert.<br />
c. Stel een lijst op van feiten die minder hard zijn,<br />
maar wel een rol kunnen spelen.<br />
d. Verandert deze lijst het antwoord van b?<br />
e. Kun je op grond hiervan tot een uitkomst komen?<br />
Huiszoeking en aanhouding<br />
Er zijn nu enkele personen voldoende verdacht om een<br />
huiszoekingsbevel bij hen aan te vragen. Beslis bij<br />
welke personen je wel eens binnen wilt kijken en ga<br />
naar je leraar voor deze aanvraag. Als hij van mening is<br />
dat jij voldoende bewijs hebt voor een<br />
huiszoekingsbevel, zal hij je die geven. Van je leraar<br />
krijg je vervolgens een overzicht van wat er in het huis<br />
is aangetroffen. Kun je op basis van deze gegevens<br />
zeggen wie T. Thijssen heeft vermoord? Of zou je graag<br />
nog een huiszoekingsbevel bij iemand anders willen<br />
hebben? Daarvoor mag je weer naar je leraar gaan,<br />
indien je natuurlijk genoeg bewijs hebt om aan te<br />
kunnen tonen dat die persoon verdacht is.<br />
Opdracht 62<br />
Er is nog geen sprake geweest van een motief.<br />
a. Wat zou het motief van deze moord kunnen zijn?<br />
b. Wie zou dit motief kunnen hebben?<br />
c. Zijn er nog andere motieven mogelijk?<br />
d. Wie komt het meest in aanmerking als de dader, als<br />
je alleen op het motief zou letten?<br />
e. Vergelijk je conclusies met je medeleerlingen.<br />
Na de huiszoekingen heb je waarschijnlijk<br />
bewijsmateriaal aangetroffen dat naar een moordenaar<br />
wijst. Misschien heb je ook een idee wat het motief van
de moordenaar was. Maar met een vermoeden kun je<br />
niet bij een rechtbank aankomen, daarvoor heb je een<br />
bekentenis nodig. Om deze bekentenis te krijgen, zul je<br />
de verdachte moeten verhoren. Ga naar je leraar, voor<br />
een aanhoudingsbevel. Als hij/zij van mening is dat je<br />
voldoende bewijs hebt gevonden om de verdachte te<br />
verhoren, zal je leraar je de resultaten van het verhoor<br />
geven. Heb je een bekentenis?<br />
Opdracht 63<br />
Klopt het motief van de moordenaar met jouw idee?<br />
Maak het dossier compleet.
URL-Lijst<br />
URL1 Nederlands Forensisch Instituut<br />
http://www.forensischinstituut.nl<br />
URL2 Estimating the Time of Death<br />
http://www.pathguy.com/TimeDead<br />
URL3 Wandelzoekpagina, burlende herten<br />
http://www.wandelzoekpagina.nl/burlende_<br />
herten/damhert.php?naam=damhert1<br />
URL4 Wikipedia over Dactyloscopie<br />
http://nl.wikipedia.org/wiki/Dactyloscopie<br />
URL5 Wikipedia over gaschromatografie<br />
http://nl.wikipedia.org/wiki/Gaschromatogr<br />
afie<br />
URL6 CSI, the experience: web adventures<br />
http://forensics.rice.edu<br />
>doe de Case One, de forensic biology les<br />
URL7 Animatie PCR<br />
http://www.bioplek.org/animaties/molecula<br />
ire_genetica/PCR.html<br />
URL8 Animatie PCR<br />
http://www.youtube.com/watch?v=_YgXcJ4n<br />
-kQ<br />
URL9 Animation PCR<br />
http://www.sumanasinc.com/webcontent/a<br />
nimations/content/pcr.html