כדי להוריד מהכביש נהגים שיכורים צריך לדעת כימיה בסיסית. איך פועלות בדיקות הנשיפה לגילוי רמת האלכוהול בדם?

החיבה המשולבת  שלנו לאלכוהול ולנהיגה מובילה למסלול התנגשות כמעט ודאי בין השניים. רשויות החוק הבינו את זה כבר מזמן, ונזקקו לדרכים פשוטות ויעילות לזהות נהגים שיכורים, כדי שאפשר יהיה לאכוף את החוק ולהוריד אותם מהכביש.

אלכוהול הוא חומר פעיל שהמולקולות שלו מגיבות עם חומרים רבים. התכונה הזאת אפשרה לכימאים ולמדענים מתחומים אחרים לנצל את התגובות הללו כדי לגלות סימני אלכוהול בגוף הנהג ולאמוד את ריכוזו בדם. כך נולדו השיטות שמשמשות כיום את המשטרה בפעילותה נגד נהגים שיכורים.

בבסיס הבדיקות הללו עומדת העובדה שהאלכוהול המצוי במשקאות משכרים, ששמו המדעי אֶתָנוֹל (C2H5OH), הוא חומר נדיף ומסיס במים שאינו עובר שינוי כימי בדם ובמערכת העיכול. מולקולות האלכוהול עוברות מזרם הדם אל הריאות ושם הן מתנדפות ונפלטות בנשיפה. לכן כל אדם ששתה משקה חריף יפלוט בהכרח אדי אתנול מפיו. מכיוון שריכוז האלכוהול באוויר שהנהג נושף עומד ביחס ישר לריכוזו בדם, בדיקה מתאימה יכולה לספק אומדן אמין לריכוזו המדויק בדמו של הנהג.

שני המכשירים שמשמשים כיום לבדיקת ריכוז  האתנול בהבל הפה בנויים בצורה דומה וכוללים קשית או צינורית שדרכם החשודים נושפים אוויר לתוך מכל סגור. בתוך המכל הזה מתקיימות התגובות הכימיות הדרושות לזיהוי אדי האלכוהול וקרויות תגובות חמצון-חיזור. בתגובות האלה מתרחש מעבר של אלקטרונים מחומר אחד לחומר אחר: החומר שמאבד אלקטרונים הוא המחזר וזה שמקבל אלקטרונים הוא המחמצן.

נשיפון: מהיר אך לא מדויק

המכשיר הראשון לבדיקת כשירות הנהג נקרא נשיפון. מכל הנשיפון מכיל תערובת חומרים שכוללת חומר מחמצן – אשלגן דיכרומטי שצבעו אדמדם-כתום, חומצה הדרושה לקיום התגובה וזרז – חומר שמאיץ את התגובה. הנהג או הנהגת החשודים נדרשים לנשוף כמות מדודה של אוויר לתוך הקשית, ואם יש בו אדי אלכוהול תתרחש במכל תגובה כימית.

במגע עם אלכוהול, האשלגן הדיכרומטי מחמצן את מולקולות האתנול, שהופכות בתוספת החמצן למולקולות של חומצה אצטית, חומצת החומץ שהיא אכן מרכיב בחומץ ביתי. במקביל, האשלגן הדיכרומטי משתנה גם הוא ונוצרת תמיסה ירקרקה של יוני כרום. הופעת הצבע הירוק מאשרת לשוטרים שהחשוד אכן שתה אלכוהול לאחרונה, ומידת השינוי של הצבע יכולה לתת אומדן סביר לגבי ריכוזו בדם. 

מכשיר ינשוף | צילום: Shutterstock
בזכות הכימיה ריכוז האלכוהול בדם מתבטא בזרם החשמלי שנוצר. מכשיר ינשוף | צילום: Shutterstock

ינשוף: מדויק אך מסורבל

הנשיפון יעיל כשצריך לבדוק את החשד שהנהג או הנהגת שתו אלכוהול לאחרונה, אך הוא אינו מדויק דיו לקביעת ריכוז האתנול. לכן אם מתקבלת בבדיקת הנשיפון תוצאה חיובית, מפנים את החשוד לבדיקה במכשיר מדויק יותר אך נייד פחות, שנקרא בישראל ינשוף.

את הינשוף פיתח ב-1954 קצין המשטרה ומדען הזיהוי הפלילי האמריקאי רוברט פרנק בורקנשטיין. בדומה לנשיפון, גם כאן מבוססת הבדיקה על תגובת חמצון-חיזור, אבל הפעם מעבר האלקטרונים בתגובה ממלא תפקיד משמעותי יותר.

כמו בנשיפון, הינשוף מורכב מצינור נשיפה המוביל את האוויר למכל סגור שבו מתרחשת התגובה הכימית. גם כאן מתרחשת תגובת חמצון-חיזור, אך הפעם החומר המחמצן הוא פשוט החמצן שבאוויר. מכל התגובה עצמו בנוי כמעין סוללה חשמלית. שתי אלקטרודות פלטינה מחוברות זו לזו באמצעות תיל מתכת מוליך חשמל שבו מותקן מד זרם. בין האלקטרודות מצויה תמיסה חומצית שסוגרת את המעגל החשמלי.

כשהנהג או הנהגת נושפים אוויר פנימה, החמצן נקשר לאתנול ויוצר איתו חומצת חומץ. אבל התגובה אינה מתרחשת הפעם באופן ישיר, אלא על פני האלקטרודות: כשמולקולות אתנול נוגעות באלקטרודה החיובית, הן מאבדות אלקטרונים ומתחמצנות. האלקטרונים זורמים דרך תיל המתכת ומד הזרם אל האלקטרודה השלילית שם הם עוברים אל מולקולות החמצן, שמתחברות בתהליך הזה למימן והופכות למולקולות מים.

מבחינת השוטרים, הזרם שנוצר בין האלקטרודות מעיד על קיומו של אלכוהול בדמו של החשוד. ללא אלכוהול, לא תתקיים תגובה, אלקטרונים לא יזרמו במעגל ולכן לא יימדד זרם. ככל שריכוז האלכוהול גבוה יותר, כך יעברו במעגל החשמלי יותר אלקטרונים והזרם יהיה חזק יותר. עוצמת הזרם החשמלי מאפשרת למדוד את הריכוז המדויק של אלכוהול בדם. המדידה הזאת מדויקת יותר ממדידת הנשיפון, ולכן היא גם קבילה בבית המשפט ומאפשרת הרשעה.

שתו בזהירות, ואל תנהגו אחרי ששתיתם!

 

2 תגובות

  • אנונימי

    הערה קטנה אחת

    שני המכשירים מזהים נוכחות של חומר אורגני נדיף ניתן לחימצון, ולא רק כהלים. (אם מישהו מספיק טיפש לנדף אצטון או כל פחמימן קל אחר ולנשוף אותו - הוא יקבל תוצאות דומות.

  • גלית

    ניסוח התגובה הכימית בינשוף

    שלום ירדן, הכתבה מאוד מעניינת ורלוונטית לתלמידי כימיה בתיכון.
    תוכל בבקשה לנסח את התגובות שציינת בכתבה. גם של הינשוף וגם של הנשיפון.
    תודה רבה!