El Crisol Edic 4 Vol 3 julio a septiembre 2013

Colegio de Químicos de Puerto Rico 52 Calle Hatillo Hato Rey, Puerto Rico 00919

MENSAJE DE LA PRESIDENTA 2012-2013 ................................................................................................................................... 2 EDITORIAL ...................................................................................................................................................................................... 3 CLIMATE CHANGE INDICATORS FOR THE CARIBBEAN REGION I- GENERAL TRENDS IN TEMPERATURE .................. 4 EL QUÍMICO FORENSE Y LA CADENA DE CUSTODIA DE EVIDENCIA .................................................................................. 9 ESPECTROSCOPIA DE MOSSBAUER ......................................................................................................................................... 13 PIROTECNIA EN PUERTO RICO:ASPECTOS LEGALES Y ANÁLISIS QUÍMICO .................................................................... 15 BEWARE OF UV EXPOSURE IN THE LAB ................................................................................................................................. 18 Los artículos que aparecen en las revistas del CQPR son responsabilidad de sus autores, por lo tanto, el CQPR, la Junta de Gobierno ni sus auspiciadores se hacen responsables de las opiniones o errores que puedan contener dichos artículos. Nuestros lectores pueden remitir sus comentarios o sugerencias por correo electrónico [email protected] o correo postal del CQPR.

EL CRISOL REVISTA CIENTÍFICA

Edición 4TA. VOLUMEN 003/julio –septiembre 2013

COLEGIO DE QUÍMICOS DE PUERTO RICO

JUNTA DE GOBIERNO 2012-2013 Comité Ejecutivo: Lcda. Victoria Martínez, Presidenta Dr. Carlos Ruiz Martínez, Presidente Electo Lcda. Elba I. Cora Figueroa, Secretaria Dr. Roberto Aguayo, Tesorero Dra. Agnes Costa, Pasada Presidenta Inmediata Delegados: Dra. Mari Ann Davison, Academia Dr. Carlos Nieves, Academia Lcdo. Rafael Infante, Academia Lcda. Lavina Lebrón, Gobierno I Lcdo. Edgardo Díaz, Gobierno II Lcda. Flor R. Mattos, Sector Privado Lcda. Flor V. Chinea, Industrial Este Lcda. Solmarie Borrero, Industrial Metro Lcdo. Jocelyn Acevedo, Industrial Norte Lcdo. Wanda de Jesús, Industrial Sur Vacante , Industrial Noroeste Vacante , Industrial Oeste

Contenido

MENSAJE DE LA PRESIDENTA 2012-2013 COLEGIO DE QUÍMICOS DE PUERTO RICO

Estimado Lector:

Agradezco el apoyo recibido en la publicación de nuestra Revista EL Crisol. Este año hemos logrado llegar a nuestra comunidad, brindándoles artículos de interés y de gran utilidad en la vida diaria y cotidiana. Estamos confiados de que la próxima Junta de Gobierno del Colegio de Químicos bajo la dirección del Dr. Carlos R. Ruiz Martínez continuará con este esfuerzo de brindar un foro para nuestra comunidad científica. A través de este año hemos logrado convertirnos en una herramienta de calidad para que nuestros colegas puedan publicar sus trabajos.

La Revista El Crisol electrónica tiene como objetivo principal llegar a nuestra comunidad científica y brindarles artículos que aporten al enriquecimiento de conocimientos para nuestros colegas. Recordemos las palabras del gran científico Albert Einstein:

“Cada día sabemos más y entendemos menos”

En esta Edición se incluye una selección de artículos variados, entre los que podemos mencionar: Indicadores de Cambios Climáticos en el Caribe, Espectroscopia de Mossbauer, Pirotecnia en PR, y Sobre el Cuidado de la Exposición UV en el Laboratorio. Estoy convencida que estas lecturas resultaran de mucha utilidad y aplicación en su vida cotidiana.

Esperamos que usted continúe disfrutando de la lectura de nuestro Tercer Volumen de la 4ta edición de la Revista EL Crisol y que podamos contar con sus valiosas aportaciones científicas. Agradezco el apoyo recibido durante mi presidencia y estoy convencida que través de este medio educativo impactaremos positivamente la comunidad científica.

De la imagen en la portada

El mundo que conocemos se ve muy bien a colores. A todos nos gusta contemplar los campos verdes, el cielo azul o las flores de diferentes colores. Pero no solo la naturaleza es colorida. Nos gustan tanto los colores que los queremos capturar en nuestros objetos; deseamos pintar nuestras casas, teñir nuestra ropa, imprimir fotografías brillantes, tener una televisión a colores, comer alimentos de buen color. La química y la física son las ciencias que nos dan las herramientas para hacer casi cualquier color y ponerlo en el lugar que más nos agrade. El estudio de los colores ha sido muy profundo, sin embargo, como en cualquier área de las ciencias, siempre queda algo por hacer. Se ha estudiado mucho la relación que hay entre la forma de una molécula y su color. Actualmente, con la ayuda de las computadoras es posible saber de qué color es un compuesto antes de sintetizarlo en el laboratorio. Los químicos investigan nuevas sustancias para hacer más colorido nuestro mundo y estudian las ya conocidas. Todavía se buscan compuestos nuevos; unos para colorear nuestros alimentos, otros para que los pigmentos se adhieran con más fuerza al textil y la ropa no se decolore, y otros más que sean económicos y tengan mayores aplicaciones. Hace cien años nuestra sociedad no era tan colorida como ahora y si alguno de ustedes se interesa en el estudio de esta disciplina, sus aportaciones harán que nuestro futuro sea aún más colorido.

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CORREO ELECTRÓNICO [email protected]

EDITORIAL

CLIMATE CHANGE INDICATORS FOR THE CARIBBEAN REGION. I- GENERAL TRENDS IN TEMPERATURE

Rafael Infante Méndez Professor of Chemistry Caribbean University 1015 La Ceiba Ave.

Ponce, Puerto Rico 00731 [email protected]

Abstract It is important to evaluate how climate has varied and changed in the past. The mean historical temperature data can be mapped to show the baseline climate and seasonality by month, for specific years. The information presented shows mean historical monthly temperature from 1900 to 2009 for countries that comprise the Wider Caribbean Region. Average temperature in the region ranged from 20 to 26.6oC. Mean historical monthly temperature from the last 30 years (1990 to 2009) has shown an increase in the average temperatures for all of the countries studied. These trends will assists in the interpretation of climate change and the occurrence of global warning in the region. Introduction The year of 2007 was of particular importance for the science of climate change, with the work done by IPCC1 producing irrefutable evidence of climate change due to human activities, and putting an end to arguments on the scientific credibility surrounding global warming. The fourth IPCC Report reveals consistent trends of how the world’s climate is evolving2 towards increased warming with profound consequences for the global climate and, therefore, for human beings. For the purpose of this study, the Wider Caribbean Region comprises the countries that are in the tropics, generally between latitudes 11 and 18 degrees north, from Suriname in the south to The Bahamas in the north. The region generally consists of island states, the countries of Central America that border the Caribbean Sea, and the Caribbean Sea border of Colombia, Venezuela, Guyana and Suriname, situated on the South American continent (Figure 1). The topography is generally rugged and mountainous with small areas of flat land in coastal areas. Several islands are volcanic in origin, while others are comprised primarily of coral.

1 The World Meteorological Organization (WMO) and the United Nations Environment Programme (UNEP) established the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) in 1988. It is open to all member states of the UN and WMO. The role of the IPCC is to assess on a comprehensive, objective, open and transparent basis the scientific, technical and socio-economic information relevant to understanding the scientific basis of risk of human-induced climate change, its potential impacts and options of adaptation and mitigation. 2 The IPCC 4th Assessment Report (AR4) consists of four volumes released in the course of 2007. Compared to the 2001 report, the AR4 pays greater attention to the integration of climate change with sustainable development and the inter-relationships between mitigation and adaptation. Specific attention is given to regional issues, uncertainty & risk, technology, climate change & water. The Report consists of four sections namely: “The Physical Science Basis”, “Impacts, Adaptation and Vulnerability”, “Mitigation of Climate Change”, and a summary report. http://www.ipcc.ch/press/factsheet.htm.

Figure 1. Caribbean Region The region is in a state of increased vulnerability due to climate change. Higher temperatures, rises in sea level, and increased hurricane intensity threaten lives, property and livelihoods throughout the region. Area rainforests, mangroves, and beaches, important to tourists and residents alike, are extremely vulnerable to climate change. Most of the population lives in or near coastal zones, and most economic activity are located there as well, including most hotels, hospitals, and electric power plants. An analysis of data from the late 1950s to 2000 has shown that the number of very warm days and nights in the Caribbean is increasing dramatically and very cool days and nights are decreasing, while the extreme inter-annual temperature range is also decreasing3. The following article is will present a comparison of temperature data for selected countries of the Wider Caribbean Region. Results and Discussion Average temperatures data were obtained from The Word Bank Group – Climate Change Knowledge Portal4. A summary of the average monthly temperature, average maximum temperature, and average minimum temperature from 1900 to 2010 the Wider Caribbean Region is shown in Table 1. In order to better visualize temperature changes, average monthly temperatures, average maximum temperature, and average minimum temperature from 1990 to 2010 are shown in Table 2. 3 UNEP (United Nation Environment Programme), 2008. Climate Change in the Caribbean and the Challenge of Adaptation. UNEP Regional Office for Latin America and the Caribbean, Panama City, Panama. Printed in Panama City, in October 2008. 4 The Climate Change Knowledge Portal - http://sdwebx.worldbank.org/climateportal/index.cfm?page=country_historical_climate&ThisRegion=Latin America

Table 1. Average Temperature Table for the Wider Caribbean Region Countries

(1900 – 2009)

Country Belize Jamaica Haiti Santo Domingo

US V.I. Cuba

Avg. Temp. oC 25.1 24.8 24.4 24.0 25.2 24.9 Avg. Max. Temp. oC 27.3 26 26 25.6 26.5 27.2 Avg. Min. Temp. oC 21.5 23.2 22.3 21.9 23.5 22.1 Standard Deviation 2.00 1.02 1.34 1.31 1.17 1.91 % RSD 7.97 4.12 5.51 5.45 4.64 7.66 Country Surinam Martinique Guadalupe Trinidad

Tobago Bahamas

Avg. Temp. oC 25.6 25.3 25.0 25.5 23.0 Avg. Max. Temp. oC 26.5 26.3 27.1 26.3 27.9 Avg. Min. Temp. oC 24.8 23.8 22.8 24.3 17.7 Standard Deviation 0.51 0.93 1.55 0.72 3.90 % RSD 1.98 3.67 6.22 2.83 16.95 Country Barbados Grenada Guatemala Honduras Nicaragua Avg. Temp. oC 25.8 26.3 26.0 23.7 24.9 Avg. Max. Temp. oC 26.5 27.2 27.5 25.1 26.1 Avg. Min. Temp. oC 24.7 24.9 23.6 21.8 23.7 Standard Deviation 0.69 0.90 1.58 1.15 0.81 % RSD 2.68 3.40 6.08 4.86 3.24 Country Costa Rica Panama Colombia Venezuela Guyana

Puerto Rico

Avg. Temp. oC 24.7 25.1 24.4 25.2 25.5 24.6 Avg. Max. Temp. oC 26 26.1 25.1 25.8 26.4 26.1 Avg. Min. Temp. oC 23.7 24.3 23.8 24.5 24.9 22.8 Standard Deviation 0.701 0.597 0.40 0.421 0.50 1.25 % RSD 2.84 2.38 1.62 1.67 1.98 5.07

Sabía usted que... La precipitación en el Caribe se debe a dos factores principales: los sistemas ciclónicos y las lluvias producidas por los sistemas convectivos ayudadas por los vientos locales y la orografía (cordillera y montañas) de las islas. Los meses de precipitación mínima son diciembre, enero, febrero y marzo: a partir del mes de mayo comienza un aumento en la precipitación y aunque generalmente tiene un descenso en los meses de junio, julio y agosto, reinicia la actividad lluviosa en septiembre, octubre hasta noviembre.

Climatología y meteorología en el Caribe, Enciclopedia de Puerto Rico. Recuperado el 29 de agosto de 2013: http://www.enciclopediapr.org

Table 2. Average Temperature Table for the Wider Caribbean Region Countries

(1990 – 2009)


US V.I. Cuba

Avg. Temp. oC 25.7 25.6 25.3 24.9 26.1 25.7 Avg. Max. Temp. oC 27.7 27.1 26.9 26.5 27.7 28.0 Avg. Min. Temp. oC 23.1 23.8 23.2 22.7 24.3 22.9 Standard Deviation 1.62 1.12 1.37 1.36 1.28 1.91 % RSD 6.29 4.36 5.43 5.45 4.86 7.43 Country Surinam Martinique Guadalupe Trinidad

Tobago Bahamas

Avg. Temp. oC 26.0 26.6 25.7 26.1 25.6 Avg. Max. Temp. oC 27.1 27.6 27.1 27.0 28.5 Avg. Min. Temp. oC 24.5 24.9 23.4 24.8 22.8 Standard Deviation 0.697 0.971 1.29 0.74 2.37 % RSD 2.68 3.66 5.04 2.83 9.24 Country Barbados Grenada Guatemala Honduras Nicaragua Avg. Temp. oC 26.6 27.1 26.6 24.4 25.6 Avg. Max. Temp. oC 27.9 28 28.1 25.9 26.8 Avg. Min. Temp. oC 24.7 25.6 24.3 22.4 24.2 Standard Deviation 0.90 0.86 1.50 1.20 0.90 % RSD 3.39 3.17 5.63 4.93 3.50 Country Costa Rica Panama Colombia Venezuela Guyana

Puerto Rico

Avg. Temp. oC 25.5 25.6 24.8 25.8 26.0 25.4 Avg. Max. Temp. oC 26.8 26.5 25.4 26.5 27.0 27.0 Avg. Min. Temp. oC 24.3 24.7 24.1 25 25.3 23.3 Standard Deviation 0.783 0.571 0.401 0.448 0.522 1.35 % RSD 3.07 2.23 1.62 1.74 2.01 5.34

A summary of the average temperature difference from between 1900 to 2009 and 1990 to 2009 is shown in Table 3.

Table 3. Average temperature difference from between 1900 to 2009a and 1990 to 2009b


US V.I. Cuba

Avg. Temp. oCb 25.7 25.6 25.3 24.9 26.1 25.7 Avg. Temp. oCa 25.1 24.8 24.4 24.0 25.2 24.9 T, oC 0.6 0.8 0.9 0.9 0.9 0.8 Country Martinique Guadalupe Trinidad

& Tobago Bahamas Surinam

Avg. Temp. oCb 26.6 25.7 26.1 25.6 26.0 Avg. Temp. oCa 25.3 25.0 25.5 23.0 25.6 T, oC 1.3 0.7 0.6 1.4 0.4 Country Barbados Grenada Guatemala Honduras Nicaragua Avg. Temp. oCb 26.6 27.1 26.6 24.4 25.6 Avg. Temp. oCa 25.8 26.3 26.0 23.7 24.9 T, oC 0.8 0.8 0.6 0.7 0.7 Country Costa Rica Panama Colombia Venezuela Guyana

Puerto Rico

Avg. Temp. oCb 25.5 25.6 24.8 25.8 26.0 25.4 Avg. Temp. oCa 24.7 25.1 24.4 25.2 25.5 24.6 T, oC 0.8 0.4 0.4 0.6 0.5 0.8

The average temperature increase among all the countries studied between the periods of 1990 to 2009 and 1900 to 2009 was 0.90oC. The maximum increase was observed for Venezuela, 4.3oC and the minimum increase was 0.2oC for Honduras, an indication of the gradual temperature increase that has occurred in the last one hundred and ten years. Conclusion Average surface temperature data for several Wider Caribbean countries showed an increase between the 1990 to 2010 average compared to the 1900 to 2010 average. The increase in temperature is an effect of global warning that is evident for this region of the world as well as for other parts of the world.

Sabía usted que... La región del Caribe es afectada anualmente por varios fenómenos climáticos. Los más importantes son los ciclones tropicales. La temporada de huracanes se extiende entre el primero de junio hasta el 30 de noviembre. Estos sistemas afectan a toda la región dejando tras su paso grandes pérdidas de vidas y bienes. En general, el clima de la región es húmedo con una temperatura promedio entre los 18 y 22°C en el invierno y los 26 a 35°C en el verano.

Climatología y meteorología en el Caribe, Enciclopedia de Puerto Rico. Recuperado el 29 de agosto de 2013: http://www.enciclopediapr.org

EL QUÍMICO FORENSE Y LA CADENA DE CUSTODIA DE EVIDENCIA

Ramón Orlando Díaz, MsFs Científico Forense

División de Aseguramiento de Calidad Sección de Investigación y Desarrollo

Instituto de Ciencias Forenses de Puerto Rico Fecha: 08 de Agosto de 2013

1. Introducción La intención de este artículo es presentar el concepto de la cadena de custodia de toda aquella evidencia analizada por químicos forenses que laboran en los diferentes Laboratorios Forenses o de Criminalística, a saber, Sustancias Controladas, Toxicología Forense, Química Forense, Micro-Evidencia, Físico-Química, o Dopaje, y para otros químicos relacionados pericialmente con investigaciones criminales y/o científicas. Tradicionalmente, nuestro campo de las ciencias forenses define la cadena de custodia como un término legal que se refiere a la documentación que presenta el orden cronológico del movimiento de la pieza de evidencia durante su recolección, recibo, transferencia, traslado, almacenaje, preservación, análisis y disposición final. Este concepto de “cadena” provee un medio documentado donde la pieza de evidencia puede ser identificada y rastreada desde su origen en la escena hasta su presentación final en el tribunal, y posterior disposición. Además, identifica a las personas que tuvieron la custodia y control de esta pieza en todo momento. El manejo adecuado y control de toda pieza de evidencia en un sistema de justicia son componentes integrales del aseguramiento de calidad y los requisitos esenciales de la acreditación del Laboratorio. En toda controversia civil y criminal ante la consideración de un tribunal con competencia, la identidad e integridad de toda pieza a ser introducida como evidencia físico-legal debe ser probada. Ejemplos típicos de evidencia física que recibe, maneja y analiza el Químico Forense son las drogas de la calle o sustancias controladas, medicamentos, pesticidas, plásticos, fibras, vidrios, tierra, residuos de disparo o fulminante, mezclas explosivas y pirotécnicas, sustancias incendiarias y fluidos biológicos para análisis de monóxido de carbono, alcohol, drogas o sus metabolitos.

El apego a los procedimientos de cadena de custodia, combinados con los métodos y técnicas analíticas, genera un informe pericial o certificado de análisis legalmente defendible durante el testimonio pericial del químico en el proceso judicial.

Edición 4ta / Volumen 003 Revista El Crisol Página 10

Cuando el análisis químico forense es solicitado, el Laboratorio seleccionado debe ser competente en cuanto al cumplimiento de las reglas de evidencia y la cadena de custodia de evidencia. La cadena de custodia es iniciada por la autoridad investigadora en el punto inicial de recolección de la pieza, la escena, y continúa manteniéndose por la autoridad científica en el laboratorio o unidad de servicio forense. Es necesario mantener la cadena de custodia, la cual se establece según la jurisdicción. Por ejemplo, la cadena puede ser iniciada por agentes de ley y orden, analistas de escena, recolectores de muestras, investigadores forenses donde la responsabilidad es transferida al Laboratorio Forense o de Criminalística con la obligatoriedad de continuar manteniendo la cadena de custodia de evidencia durante el recibo, almacenaje, preservación, análisis y disposición final. 2. La Cadena de Custodia en las Ciencias Forenses Cuando la pieza de evidencia es admitida en el laboratorio Forense o de Criminalística, es de suma importancia mantener la cadena de custodia de la misma en todo momento. Esta cadena permitirá el enlace entre la pieza de evidencia recibida y el análisis químico relevante y los resultados obtenidos del mismo. Las prácticas o procedimientos deben existir y ser observados fielmente para que el servicio forense brindado por el Laboratorio sea efectivo y confiable, y la cadena de evidencia no se rompa.

En términos de la investigación científica forense la pieza puede ser convertida en evidencia físico-legal, por lo que necesita ser declarada admisible ante el tribunal antes de utilizada por el fiscal o abogado defensor para proponer su teoría del caso. La admisibilidad de la evidencia está gobernada por el tribunal representado por el juez, por lo que la misma debe ser manejada cuidadosamente, de manera que pueda enfrentar exitosamente los desafíos legales sobre la autenticidad e integridad en el proceso judicial. El técnico, receptor o químico forense que maneja la evidencia según sus responsabilidades debe estar siempre en custodia o control hasta que realice el traspaso correspondiente. La transferencia de la custodia entre personas autorizadas debe ser registrada y autorizada. La evidencia es considerada bajo custodia cuando:

está bajo la posesión física de una persona autorizada; está a la vista de la persona que tiene posesión física de ésta; está en control y se almacena bajo un sistema de seguridad, a saber, bóveda, caja

fuerte o cuartos de evidencia asegurados; está mantenida en áreas seguras con acceso controlado solamente a personal

autorizado y existen sistemas de seguridad, entre otros controles.

Colegio de Químicos de Puerto Rico EL CRISOL Revista Científica julio-septiembre 2013


3. Implementación de la Cadena de Custodia Los requisitos de la cadena de custodia de evidencia pueden ser cumplidos a través de sistemas electrónicos y/o formatos impresos. La forma de cómo se implementa la cadena estará determinada por la gerencia del Laboratorio, siempre y cuando se cumplan con los siguientes requisitos:

Recibo y admisión de la evidencia Asignación de un número de identificación única Etiquetado de la pieza Acceso restringido a la entrada de datos impresos o electrónicos del caso Registro y autorización de cualquier cambio en circunstancia o información Autorizaciones requeridas con firmas a mano o electrónicas Medidas de seguridad como el control de acceso, alarmas, sensores, cajas fuertes,

bóvedas, guardias de seguridad, escoltas, y monitoreo por circuito cerrado (CCTV), entre otros.

Una vez se reciba la pieza de evidencia física para análisis químico forense, la admisión de esta pieza debe ser registrada. Este proceso es el comienzo de la cadena de custodia en el Laboratorio Forense o de Criminalística, por lo que se recomienda se registre la siguiente información al momento de recibo:

Descripción de la evidencia Recibido por: (Nombre, Firma, Posición, Agencia, Teléfono y Correo-E) Entregado por: (Nombre, Firma, Posición, Agencia, Teléfono y Correo-E) Fecha y hora de recibo o traspaso Lugar donde se recibe

Antes de recibir y aceptar la pieza para realizar el análisis químico de la pieza de evidencia, se debe verificar lo siguiente:

Expectativas del cliente sobre el servicio forense que solicita Detalles de los riesgos ocupacionales a que se expondrá el personal Contacto: Agente del orden público Contacto: Fiscal del Caso Información relevante del caso Empaque de seguridad Iniciación y marcación requerida Circunstancias del Caso

La pieza debe ser recibida al momento del proceso de recibo, donde se presta atención a:

Número de piezas Identificación individual de la pieza Integridad de la pieza Discrepancia en la condición de la pieza y la descripción


4. ¿Cómo mantener la Cadena de Custodia?

Debemos observar varias recomendaciones para mantener la cadena de custodia:

Mantenga al mínimo el número de personas que pueden manejar la pieza. Permita de forma exclusiva el manejo de la evidencia a funcionarios relacionados con el

caso. Documente en el formulario de cadena de custodia todos los traspasos de la evidencia

entre personas autorizadas. Siempre acompañe la evidencia con su formulario de cadena de custodia. Identifique o marque la evidencia y las hojas de trabajo del análisis con números

individuales, legibles y escritos con elementos escritores de tinta azul permanente. Utilice cintas de seguridad para sellar los empaques o envolturas que contienen la

evidencia, antes y después de realizar el análisis químico. 5. Aseguramiento de la Cadena de Custodia

Las auditorías internas programadas regularmente nos aseguran el descubrimiento temprano de las rupturas de la cadena de custodia. Este proceso de calidad nos permite verificar que la operación interna está trabajando en conformidad con las prácticas establecidas y permite informar las discrepancias detectadas y generar acciones correctivas. Todos los pasos del procedimiento de cadena de custodia deben estar abiertos a ser auditados en cualquier momento. Custodia, según presentada en este artículo, requiere el estar sustentado por una documentación adecuada y constante. Al final un formulario adecuado de Cadena de Custodia de Evidencia contestará sin problemas las siguientes interrogantes en cualquier etapa de la investigación criminal o proceso judicial. Están son:

¿Cuál es la evidencia? ¿Cómo se recibiste? ¿Cuándo fue ocupada o recolectada? ¿Quién o quiénes la manejaron? ¿Por qué la persona la manejo? ¿Dónde estuvo localizada y donde fue almacenada?



ESPECTROSCOPIA DE MOSSBAUER por Héctor Acosta 30 de mayo de 2013

La espectroscopia de Mossbauer es una herramienta espectroscópica analítica muy útil en la identificación y caracterización de estructuras de compuestos orgánicos e inorgánicos. Puede ofrecer información precisa sobre la estructura química, magnética y propiedades dependientes del tiempo de un material.

La espectroscopía de Mossbauer se basa en el efecto de Mossbauer, descubierto por Rudolph Mossbauer en 1957 y por lo que obtuvo el Premio Nobel de Física en 1961, que expone que cuando se irradia una molécula con energía en el espectro de los rayos gamma se produce una vibración de la molécula y un efecto de contracción en los núcleos de los átomos que producen un rebote (“recoil”) emitiendo un fonón de la misma intensidad que se les aplicó con los rayos gamma. El rebote se produce por conservación de momento, y crea una vibración o resonancia nuclear que se dispersa entre los núcleos de los átomos.

Figura 1 Un espectro de absorción Mössbauer del 57Fe, una división Zeeman. División de un pico sencillo, en típicamente seis picos no degenerados, como resultado de la interacción entre el núcleo y cualquier campo magnético circundante. La resonancia solo ocurre en isótopos específicos cuando la energía de transición de los núcleos que emiten y adsorben igualan el efecto. El número relativo de eventos sin “rebote” es dependiente de la energía de los rayos gamma por lo que el efecto de Mossbauer solo se puede detectar en isotopos con muy bajo estado de excitación. De la misma manera, la resolución es dependiente de la duración de vida del estado excitado. Estos dos factores limitan el número de isotopos que puedan ser usados con éxito en la espectroscopia de Mossbauer. El isotopo más usado es ⁵⁷Fe (hierro) que tiene ambas propiedades: baja energía de rayos gamma y el estado excitado de larga vida. Al igual que la resonancia magnética nuclear (“NMR”), la espectroscopia de Mossbauer muestra pequeños cambios en el nivel de energía de un núcleo atómico en respuesta a la excitación por el efecto de los rayos gamma. Típicamente, tres tipos de interacción nuclear se pueden observar: desplazamiento isomérico o químico (“isomer or chemical shift”), desdoblamiento cuadrupolar (“quadrupole splitting”), y rompimiento magnético (“magnetic splitting”), también conocido como el efecto de Zeeman. Como mencioné, la espectroscopia de Mossbauer depende de tres efectos por la interacción hiperfina entre el núcleo y su vecindad química para producir una señal en un instrumento que nos dé información sobre las características del compuesto que estamos analizando.


Desplazamiento químico (“chemical shift”) - El desplazamiento químico es el primer efecto que se observa y que es causado por una interacción que depende del campo eléctrico coulómbico ejercido por la carga eléctrica en el núcleo. La interacción afecta la posición y el estado energético del ⁵⁷Fe (hierro), resultando en un desplazamiento medible de la señal producida. El desplazamiento químico ocurre porque el emisor y el adsorbente tienen carga electrónicas diferentes en la posición del núcleo. Este desplazamiento nos brinda información sobre la densidad electrónica, la valencia del átomo que se prueba y la estructura alrededor del átomo estudiado. Desdoblamiento cuadrupolar (quadrupole splitting)- La distribución de carga en el núcleo no es

siempre simétricamente esférica. En la división cuadrupolar, la existencia de una distribución de carga nuclear no-esférica produce un momento eléctrico cuadrupolar. La interacción entre la carga nuclear no-esférica del estado I=3/2 del núcleo del ⁵⁷Fe y el gradiente del campo eléctrico provoca una división de la energía nuclear. La división cuadrupolar se observa en dos líneas de adsorción separadas por una cantidad ∆. Una de las líneas de adsorción se desplaza levemente de la posición entre las líneas por la distancia ∆. La división cuadrupolar nos da la información acerca del gradiente del campo electrónico (“EFG”) del núcleo y la valencia del átomo.

Rompimiento Magnético (“magnetic splitting”)- Un campo magnético externo se produce en el núcleo del ⁵⁷Fe (hierro). Cuando se perturba la energía del campo magnético se produce un desplazamiento de la energía magnética que es medible. El I=½ estado base se divide en dos niveles y el estado I=3/2 se divide en cuatro niveles. El estado nuclear energético del Fe se divide en 2I + 1 niveles. Cada desplazamiento es una medida específica que corresponde a un metal, compuesto o grupo funcional en una molécula. La espectroscopia de Mossbauer es una herramienta alterna muy útil para identificar y caracterizar substancias. Pero esta tecnología es compleja y posiblemente difícil de de manejar. Cada desplazamiento que se produce en los tres efectos: desplazamiento químico, desdoblamiento cuadrupolar y rompimiento magnético produce una señal con un medida específica para cada metal, radical ó grupo funcional en una molécula que sirve para construir la caracterización de la molécula. Esta espectroscopia es muy efectiva y relativamente barata. Los instrumentos son de precios razonables por eso se le conoce como “la Espectroscopia del Pueblo”.



PIROTECNIA EN PUERTO RICO: ASPECTOS LEGALES Y ANÁLISIS QUÍMICO

Por Kelvin Morales Colón

La pirotecnia se define como la combinación del arte y la ciencia para producir efectos visibles, térmicos y audibles a través de una reacción química exotérmica de una mezcla de sustancias oxidantes y combustibles. La Ley de Pirotecnia de Puerto Rico (Ley Núm. 83 de 1963, según enmendada) regula los productos de pirotecnia en el país, y también dispone las guías, multas y penalidades relacionadas con dichos artículos. Esta Ley fue enmendada por la Ley Núm. 153 de 2006 para permitir la venta de ciertos artículos aprobados. Actualmente, se permite la venta y uso de fuegos artificiales aprobados por las autoridades para despliegue público y de ciertos productos de base terrestre no-aéreos no-explosivos. Los periodos autorizados para la venta y uso de productos aprobados son dos: del 1 de junio al 31 de julio, y del 15 de noviembre al 10 de enero. Estos productos se limitan a: garbanzos, estrellitas, botellitas de confeti, fulminantes de papel, bolitas de humo y productos análogos que se limitan a silbar, chiflar o crujir. En esencia, todo producto que explote o vuele está prohibido durante todo el año. Las multas por infringir la Ley de Pirotecnia comienzan con un mínimo de $500 ó $5000, dependiendo de la cantidad de artefactos ocupados.

Figura 1. Algunos artefactos pirotécnicos prohibidos en Puerto Rico

Los artefactos pirotécnicos contienen en su interior un explosivo que se considera de baja potencia ya que los gases generados por su reacción química se propagan a una velocidad menor de 3300 pies/segundos. Su composición química varía dependiendo del artefacto, y puede consistir de pólvora negra y/o pólvora iluminante, más otros compuestos. La pólvora negra es la más antigua y se compone generalmente de 75% nitrato de potasio, 15% carbón y 10% azufre. En la pólvora iluminante se sustituye el nitrato de potasio, por clorato o perclorato de potasio, y el carbón, por aluminio en polvo. Por lo general, los artefactos pirotécnicos consisten de una construcción firme de papel, cartón y/o plástico, con mecha y carga explosiva o impulsora/explosiva. Las mechas contienen mayormente


pólvora negra en su interior. En productos explosivos, como los petardos, el efecto audible /visible es provocado por la reacción de pólvora iluminante. Los productos aéreos, como las baterías, contienen varios artefactos con pólvora negra como carga impulsora. Estos son iniciados en cadena, y una vez en el aire reacciona una mezcla de sustancias inorgánicas cuyo color producido depende de su composición. A manera de ejemplo, el color amarillo proviene de compuestos con sodio, el dorado con hierro, el verde con bario, el azul con cobre, y el violeta con estroncio y cobre. Debido al hecho que gran parte de los artefactos pirotécnicos contienen pólvora negra y/o iluminante, el análisis químico se centra en la identificación de las unidades combustibles y oxidantes. Las sustancias oxidantes (nitrato, clorato y perclorato) pueden ser identificadas por pruebas instrumentales (Fourier Transform Infrared, FTIR) o de color (difenilamina). El potasio se puede identificar por prueba de flama. Las sustancias combustibles se pueden identificar por pruebas de precipitación (azufre), fluorescencia (aluminio) o flama (carbón). En artefactos reaccionados (explotados) los residuos pueden ser analizados por pruebas de color o precipitación para identificar los compuestos originales o sus productos de reacción. Para la identificación de sustancias oxidantes, se prepara una solución acuosa con una muestra pequeña de la sustancia explosiva removida del interior del artefacto. Varias gotas de esta solución se depositan sobre bromuro de potasio. Luego, se pasa a la etapa de secado en horno y, una vez seca la muestra, se prepara una pastilla para análisis por FTIR. De igual manera, se pueden identificar el nitrato y el clorato con una prueba de color que consiste en depositar una gota de la solución acuosa previamente preparada en un “spot plate”. Luego, se le añade una gota de solución de difenilamina (0.05% en ácido sulfúrico). La formación de un color amarillo que luego se torna azul indica la presencia de iones de clorato. La formación de un color azul intenso indica la presencia de iones de nitrato. Si la mezcla contiene perclorato no ocurre cambio en color, con lo que se puede deducir su presencia.

Figura 2. Reacción de sustancias oxidantes con difenilamina

Existen varias pruebas para determinar la presencia de potasio. Una de éstas consiste en humedecer la punta de un alambre de cromel con la solución acuosa de la muestra y colocarlo en la flama de un mechero. El potasio produce un color rojizo cuando se observa a través de un cristal violeta. Para identificar las sustancias combustibles comenzamos con el azufre, ya que está presente tanto en la pólvora negra como en la iluminante. Se coloca una cantidad pequeña de la muestra en un tubo de ensayo con igual cantidad de benzoína. En la boca del tubo de ensayo se coloca un papel de prueba de acetato de plomo humedecido y se coloca en la flama del mechero. La formación de un color marrón-grisáceo en el papel de prueba es indicativo de la presencia de azufre.



Figura 3. Prueba para la identificación de azufre

Para identificar el aluminio se deposita un poco de muestra con apariencia metálica en un “spot plate” y se le añade una gota de hidróxido de sodio al 10% para disolverla. Luego, se le añade dos gotas de ácido acético al 10% y una gota de solución saturada de Morín en metanol. Finalmente, se examina la solución bajo luz ultravioleta de onda larga, donde la formación de una fluorescencia verde indica la presencia de aluminio.

Figura 4. Fluorescencia bajo luz ultravioleta indicando la presencia de aluminio

Para identificar carbón se deposita un poco de muestra que aparenta pólvora negra en un tubo de ensayo, se le añade agua destilada, se agita y centrifuga. Luego, se descarta la parte acuosa y se repite el proceso en varias ocasiones (remoción del agente oxidante). Entonces se procede a mezclar los residuos con acetona, se centrifuga y descarta. Se coloca el tubo de ensayo en un horno hasta secar los residuos. Luego se raspan los residuos con una espátula y se exponen a la flama del mechero. Si se encienden se confirma la presencia de carbón. Referencias

Feigl, F. Spot Tests in Inorganic Analysis. Amsterdam: Elvieser Publishing, 1958. Ley de Pirotecnia de Puerto Rico (Ley Núm. 83 del 25 de junio de 1963), según enmendada.

Saferstain, R. Criminalistics, An Introduction to Forensic Science, 8va. ed. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 2004.


BEWARE OF UV EXPOSURE IN THE LAB Wed, 07/03/2013 - 8:00pm

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Get today's news and top headlines for forensics professionals - Sign up now! In addition to sunlight, UV light sources are found in the lab and shop. Sources include some biosafety cabinets, certain types of hand-held light sources, transilluminators, crosslinkers, and some laboratory instruments such as spectrophotometers. UV germicidal lamps, such as in biosafety cabinets, are designed to emit UV-C radiation because of its ability to kill bacteria. In humans, UV-C is typically absorbed in the outer dead layers of the skin. Overexposure to UV-C can cause corneal burns, commonly termed welders’ flash. UV burns to the eye are often described as a “sand in the eye” feeling and are often reported to be very painful. No one should ever work in the biosafety cabinet (BSC) with the UV lamps on, and in reality, the UV lamps should not be on when the room is occupied. Transilluminators or UV Light Boxes are used for visualization of DNA on gels. They typically look like flat boxes with a glass tops and UV lamps inside. The glass top allows the light to shine on the gel causing the DNA to “glow” but this also potentially exposes the user. To reduce risk of injury, most models today come equipped with a shield to block the UV light. For older models, there are various types of after-market shields that can be attached that may also provide good protection. We have heard of accidents where lab workers have used inappropriate shielding thinking it was rated for UV when, in fact, it was not. The UV shields/cover should be checked regularly for cracks or other damage. Access to rooms with open source transilluminators should be controlled and posted with a warning sign indicating face and other skin protection is needed to enter when a transilluminator is in use. The protection required is standard laboratory apparel including a fully buttoned lab coat, gloves, long pants, and closed toe shoes. While working with UV radiation sources, lab workers must be careful to prevent gaps in clothing that will expose the skin such as around the neck and wrists. In addition to the standard lab, attire a polycarbonate face shield labeled for UV protection (as opposed to just glasses/goggles) should be worn to protect the eyes and face. It is not uncommon for lab workers to receive facial burns in the areas not covered by the goggles or glasses. From: Don't Get Burned: UV Exposure in the Workplace by The Safety Guys

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El Crisol Edic 4 Vol 3 julio a septiembre 2013