Mekanisme Reaksi Luminol dengan Jejak Darah

Emisi cahaya yang dapat kita amati pada cairan yang berisi luminol dengan nama kimia 5-amino-2,3-dihydro-1,4-phthalazine-dione atau lebih sederhananya 3-aminophthalhydrazide dan hidrogen peroksida yang disemprotkan untuk pewarnaan pada darah yang sudah mengering. Zat ini sudah digunakan oleh scientist forensik lebih dari 40 tahun.

Prinsip dasar reaksi yang bekerja adalah chemiluminescence, yang merujuk pada emisi cahaya dari reaksi kimia yang dapat terjadi pada sistem padat, cair maupun gas. Reaksinya terbagi menjadi dua tipe yaitu direct dan indirect. Perbedaan dari dua tipe reaksi ini adalah kebutuhan akan sensitizer agent. Dimana reaksi direct akan langsung tereksitasi dan menghasilkan emisi cahaya. Sementara pada beberapa kasus, emisi ini tidak menghasilkan cukup chemiluminescence sehingga perlu sensitizer agar dapat teramati. Emisi cahaya dari reaksi chemiluminescence memiliki perbedaan derajat intensitas, waktu paruh dan panjang gelombang dengan spektrum near-UV, visible dan near-IR.

Untuk emisi agar dapat teramati ada tiga hal yang harus terpenuhi:
– Reaksi harus menghasilkan energi yang cukup untuk mengalami eksitasi
– Reaksi bersifat eksotermik yang melepas energi bebas kisaran 170 – 300 Kj/mol
– Harus ada jalur deaktivasi untuk emisi chemiluminescence proses seperti transfer energi intramolekuler atau intermolekuler , disosiasi molekul, isomerisasi atau minimal pendinginan fisik.

Dibawah ini adalah gambar tingkatan elektron diagram Jablonski. Perlu diingat bahwa hanya elektron yang dapat berpindah tingkat energi.

Diagram Jablonski adalah diagram yang menunjukkan level energi dan transisi atau perpindahan elektron. C adalah Chemiluminescence, F adalah Fluorescence, P adalah Phosphorescence, CD adalah Collisional Deactivate, IC adalah Internal Conversi, ISC adalah Intersistem Crossing, S0 adalah ground singlet state, S1 dan S2 adalah eksitasi singlet state, T1 dan T2 adalah eksitasi triplet state.

Setelah mengabsorpsi energi, molekul dapat kehilangan energi dengan cara yang berbeda. Fluorescence dan chemiluminescence adalah transisi molekul dari tingkat S1 menuju keadaan dasar. Berbeda dengan phosphorescence yaitu transisi elektron dari T1 yang melepas energi ke keadaan dasar (S0) dan sisanya adalah jalur untuk menuju keadaan relaksasi dari keadaan tereksitasi.

Gambar diatas merupakan sifat fisika, kimia dan toksikologi dari luminol. Zat ini mempunyai dua nilai pKa, hal ini dikarenakan hilangnya dua proton acyl-hydrazide. Dalam fase larutan, luminol dapat ditemukan dalam bentuk terprotonasi penuh dalam bentuk asam (LH2). Bila dilarutkan dalam larutan basa, diatas kira-kira pH 7 akan terdisosiasi ke monoanion (LH^–) dan dianion (L^2-). Bentuk luminol yang sepenuhnya terprotonasi dan monodeprotonasi (monoanionik) dapat mengalami tautomerisasi keto-enolik dalam larutan dan keadaan padat.

Dalam larutan dipolar seperti DMSO yang mengandung O₂ atau larutan alkali pH 8-11 seperti air atau alkohol dengan oksidan kuat seperti H₂O₂ cocok digunakan sebagai katalis untuk menghasilkan 3-APA* dan kembali ke keadaan dasar dengan melepas energi membentuk cahaya. Cahaya yang akan dihasilkan berkisar pada rentang biru-ungu atau biru-hijau tergantung parameter reaksi. Seperti darah yang mengabsorpsi di 420 nm, maksimum emisi luminol berkisar 455 nm.

Dibawah ini merupakan panjang gelombang maksimum suatu senyawa.

Hemoglobin adalah molekul yang dapat kita temukan dalam eritrosit pada semua makhluk bertulang belakang dan beberapa invertebrata. Molekul ini bertanggung jawab pada warna merah darah. Pada hemoglobin mamalia ia berbentuk tetramer yang mengandung empat protein yang membentuk kompleks protoporfirin IX dengan Fe (zat besi). Fe berada di posisi tengah yang diikat oleh empat atom nitrogen pirol.

Noda darah lama kelamaan akan kehilangan warna merahnya menjadi merah-kecoklatan, hal ini dikarenakan proses tersebut menghilangkan cangkang polipeptida hemoglobin. Konversi heme menjadi hematin akan meningkat ketika luminol disemprotkan pada noda darah karena adanya oksidator dan lingkungan basa.

Reaksi ini diperkirakan oleh kemampuan hidroksi-besi-porfirin (OH-Fe₃₊ -P) gugus hematin mengalami oksidasi dua elektron menjadi radikal hidroksi-feril-porfirin (OH-Fe₄₊ -P•) yang kemudian dapat kembali ke keadaan hematin dengan reduksi melalui hydroxy-ferryl-porphyrin (OH-Fe₄₊-P). Dengan demikian, proses katalitik berputar antara ketiga bilangan oksidasi hemoglobin, dengan keadaan dasar yang stabil menjadi hematin.

Luminol ini sangat berguna untuk mengetahui jejak darah bahkan setelah darah itu dibersihkan. Dengan jejak ini reka ulang kejadian pun bisa diperkirakan. Ini adalah salah satu bukti yang mendukung pernyataan bahwa bukti forensik itu susah untuk dihilangkan.

Referensi :

• https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0039914007000082 diakses pda 19 Januari 2022.
• https://en.wikipedia.org/wiki/Luminol diakses pda 19 Januari 2022.