โครเมียม

ประวัติการค้นพบ

สมัยก่อนนั้นพบได้ที่หลุมศพของราชวงศ์ฉินปลายศตวรรษที่ 3 ของกองทัพ Terracotta ใกล้กับเมืองซีอาน ประเทศจีน พบได้จากโลหะ และเนื้อไม้ โดยค้นพบโดยนักโบราณคดี ได้รับการวิเคราะห์จากนักโบราณคดีว่า แม้ว่าฝังอยู่ กว่า2000 ปีแล้วก็ตาม แต่ความเป็นสีบรอนซ์ยังติดอยู่ในโลหะและรูปเกาะสลักไม้ และที่น่าแปลกคือมีคือมีการกัดกร่อนน้อยอย่างไม่คาดคิด นั้นอาจจะเป็นเพราะว่ามีคนจงใจเคลือบโครเมียมไดออกไซด์ อย่างไรก็ตามถ้าดูด้วยตาเปล่าก็จะไม่ทราบว่าโลหะเหล่านั้นชุบด้วยโครเมียม
ในปี 1761 แร่ธาตุโครเมียมนั้นทางแถบตะวันตกในศตวรรษวรรษที่ 18 ไห้ความสนใจกันมากเมื่อ วันที่ 26 กรกฎาคม 1761 Gohann Gottlob Lemann ได้พบแร่สีส้มแดงในการทำเหมืองแร่ Beryozovkoye ในเทือกเขา Ural และเขาได้ตั้งมันว่า Siberian redlead
ในปี 1770 Peter Simon Pallas ได้เข้าเยี่ยมชมภายสถานที่ค้นพบแร่สีส้มแดง เช่นเดียวกับ Lomann และพบแร่ red lead มีคุณสมบัติที่มีประโยชน์เป็นต่อการค้า และใช้เป็นแฟชั่นในปัจจุบัน โครเมียมยังเป็นที่รู้จักเป็นเงามันเมื่อขัด มันถูกใช้เป็นสารเคลือบผิวป้องกันและการตกแต่งบนชิ้นส่วนรถยนต์, ติดตั้งประปา, ชิ้นส่วนเฟอร์นิเจอร์และรายการอื่น ๆ อีกมากมายที่ใช้โดยปกติไฟฟ้า แต่การใช้เพียงแค่นี้ก็กลายเป็นที่แพร่หลายกับการพัฒนาของกระบวนการที่ดีขึ้นในปี 1924

ไตรวาเลนต์โครเมียม (trivalent chromium, Cr(III))

หรือ chromic
compound เป็นธาตุที่มีความจำเป็นต่อร่างกายในขบวนการ
glucose metabolism ส่วน compound อื่น ๆ ที่พบในกลุ่มนี้ ได้แก่ chromic oxide (Cr2O3), chromic sulfate(Cr2[SO4]3), chromic chloride (CrCl3), chromicpotassium sulfate (KCr[SO4]2) และ chromite ore
(FeOCr2O3)โครเมียมที่พบตามธรรมชาติส่วนใหญ่อยู่ในรูปไตรวาเลนต์โครเมียม (trivalent chromium, Cr(III)) ถึงอย่างไรก็ตามถ้าสภาพแวดล้อมเปลี่ยนไป เช่น การเปลี่ยนแปลงค่าความเป็นกรด-เบส(ด่าง)หรือการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน ทำให้พบเฮกซะวาเลนต์โครเมียม (hexavalent chromium, Cr(VI)) ได้
ไตรวาเลนต์โครเมียมพบมากในอาหาร น้ำดื่ม และสิ่งแวดล้อมตามธรรมชาติ เป็นธาตุที่จำเป็นต่อร่างกาย มีหน้าที่ช่วยกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ โดยเปลี่ยนน้ำตาลกลูโคสให้เป็นพลังงาน ช่วยในกระบวนการสังเคราะห์กรดไขมัน และคอเลสเตอรอล รักษาสมดุลของสารอินซูลินในเลือด และควบคุมปริมาณคอเลสเตอรอลในร่างกาย เปลี่ยนไขมันในร่างกายให้เป็นไขมันดี (HDL) มีการสังเคราะห์ไตรวาเลนต์โครเมียมและวางจำหน่ายเป็นอาหารเสริมสำหรับผู้ที่ต้องการควบคุมคอเลสเตอรอล หรือต้องการลดความอ้วน โดยทั่วไปคนเราต้องการไตรวาเลนต์โครเมียมในปริมาณ 200 ไมโครกรัมต่อวัน โครเมียมที่ร่างกายต้องการเป็นโครเมียมที่อยู่ในรูปไตรวาเลนต์โครเมียมเท่านั้น

ประวัติการค้นพบ

สมัยก่อนนั้นพบได้ที่หลุมศพของราชวงศ์ฉินปลายศตวรรษที่ 3 ของกองทัพ Terracotta ใกล้กับเมืองซีอาน ประเทศจีน พบได้จากโลหะ และเนื้อไม้ โดยค้นพบโดยนักโบราณคดี ได้รับการวิเคราะห์จากนักโบราณคดีว่า แม้ว่าฝังอยู่ กว่า2000 ปีแล้วก็ตาม แต่ความเป็นสีบรอนซ์ยังติดอยู่ในโลหะและรูปเกาะสลักไม้ และที่น่าแปลกคือมีคือมีการกัดกร่อนน้อยอย่างไม่คาดคิด นั้นอาจจะเป็นเพราะว่ามีคนจงใจเคลือบโครเมียมไดออกไซด์ อย่างไรก็ตามถ้าดูด้วยตาเปล่าก็จะไม่ทราบว่าโลหะเหล่านั้นชุบด้วยโครเมียม
ในปี 1761 แร่ธาตุโครเมียมนั้นทางแถบตะวันตกในศตวรรษวรรษที่ 18 ไห้ความสนใจกันมากเมื่อ วันที่ 26 กรกฎาคม 1761 Gohann Gottlob Lemann ได้พบแร่สีส้มแดงในการทำเหมืองแร่ Beryozovkoye ในเทือกเขา Ural และเขาได้ตั้งมันว่า Siberian redlead
ในปี 1770 Peter Simon Pallas ได้เข้าเยี่ยมชมภายสถานที่ค้นพบแร่สีส้มแดง เช่นเดียวกับ Lomann และพบแร่ red lead มีคุณสมบัติที่มีประโยชน์เป็นต่อการค้า และใช้เป็นแฟชั่นในปัจจุบัน โครเมียมยังเป็นที่รู้จักเป็นเงามันเมื่อขัด มันถูกใช้เป็นสารเคลือบผิวป้องกันและการตกแต่งบนชิ้นส่วนรถยนต์, ติดตั้งประปา, ชิ้นส่วนเฟอร์นิเจอร์และรายการอื่น ๆ อีกมากมายที่ใช้โดยปกติไฟฟ้า แต่การใช้เพียงแค่นี้ก็กลายเป็นที่แพร่หลายกับการพัฒนาของกระบวนการที่ดีขึ้นในปี 1924

การดูดซึมและการแพร่กระจายของโครเมียมและสารประกอบโครเมียม

โครเมียมนั้นมีอยู่หลายประเภท แบ่งตามวาเลนต์ 0 1 2 3 4 และ 6 ซึ่งไตรวาเลนต์โครเมียมและเฮกซะวาเลนต์โครเมียมมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตมากถ้าหากว่าได้รับในปริมาณที่มากเกินไปก็จะก่ออันตรายต่อคน และสิ่งมีชีวิตอื่นๆในสิ่งแวดล้อมได้เช่นกัน ดังนั้นควรใช้ในปริมาณที่พอควรไม่ก่อไห้เกิดผลเสียต่อตัวเราและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ แต่ไตรวาเลนต์โครเมียมนั้นเป็นสารที่ช่วยในกระบวนการเผาผลาญน้ำตาลในเลือดและไขมันในร่างกายดังนั้นจึงเป็นประโยชน์แกผู้ที่มีความประสงค์อยากลดน้ำหนักจึงทำไห้เกิดการสกัดสารชนิดนี้ขึ้นเพื่อการค้า และที่สำคัญสารชนิดนี้มีส่วนช่วยรักษาสมดุลน้ำตาลของผู้ป่วยเบาหวานผู้สูงอายุและเด็กที่ขาดสารอาหาร ดังนั้นไตรวาเลนต์โครเมียมจึงเป็นสารชนิดหนึ่งที่เป็นประโยชน์อย่างมากในด้านการแพทย์  แต่ถ้าหากเป็นสารประกอบโครเมียมประเภทอื่นก็จะก่ออันตรายได้ การขาดสารไตรวาเลนต์โครเมียมนั้นจำทำไห้พิษผู้ป่วยสารตะกั่วมีความรุนแรงสูงขึ้น โครเมียมและสารประกอบโครเมียมในร่างกายจะถ่ายทอดร่ายกายของแม่ไปสู่รุ่นลูกได้ แต่ทารกในครรภ์มารดาเมื่อมีอายุที่สูงขึ้นก็จะมีปริมาณการสะสมของโครเมียมในเนื้อเยื้อลดลงไปด้วยยกเว้นการสะสมทางปอดจะไม่ลดลงตามอายุ โครเมียมและสารประกอบโครเมียมสามารถเข้าสู่ร่างกายได้หลายทางทั้งนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่างเช่น ชนิดของ วาเลนต์ (Valence)

ทางการหายใจ

โครเมียมและสารประกอบโครเมียมจะถูกดูสึมเข้าไปในร่างกานผ่านการสูดดม ทางระบบทางเดินหายใจปัจจัยนี้พบมากในบุคนที่ทำงานในโรงงานอุตสหกรรมที่เกี่ยวข้องกับโครเมียมและสารประกอบโครเมียม
และโครเมียมในรูปแบบโครเมียมเฮกซะวาเลนต์สามารถดูดซึมเข้าร่างกายได้ง่ายกว่า ไตรวาเลนต์โครเมียม

ทางการบริโภค

ร่ายกายจะรับโครเมียมและสารประกอบโครเมียมจากบริโภคอาหารและน้ำดิมเป็นส่วนใหญ่ เพราะ โครเมียมและสารประกอบโครเมียมนั้นจะได้รับการปนเปื้อนมากจากน้ำที่โรงงานอุตสหกรรม น้ำก็จะนำมาใช้ในกระบวนการผลิดอาหาร เฮกซะวาเลนต์จะถูกดูดซึมจากระบบทางเดินอาหารได้ดีกว่า ไตรวาเลนต์โครเมียม ถึง 3-5 เท่า ซึ่งเป็นผลจากการที่เฮกซะวาเลนต์โครเมียมซึมผ่าน cell membrane ได้

ทางผิวหนัง

ทั้งโครเมียมไตรวาเลน และโครเมียมเฮกซา วาเลนสามารถซึมผ่านผิวหนังได้น้อยมากยกเว้นกรณีที่ผิวหนัง เป็นแผลจากการเผาไหม้ ทำให้สารประกอบโครเมียมบางชนิด เข้าสู่ร่างกายได้ เช่น potassium dichromate และ chromium chloride

สุขภาพ

การที่โครเมียมและสารประกอบโครเมียมนั้นเข้าสู่ร่างกายแล้ว ไตรวาเลนต์โครเมียมจะรวมกันกับ transferrin ใน plasma ที่อยู่ในร่างกายของและจะแพร่กระจายไปทั่วเข้าสู่ร่างกาย มีเพียงส่วนน้อยที่จะเข้าไปถายในเม็ดเลือดแดง แต่ในทางกลับกันนั้น เฮกซะวาเลนต์โครเมียมนั้นเมื่อเข้าสู่ร่างกายแล้วจะผ่านเข้าไปในเม็ดเลือดแดงอย่างลวดเร็ว และจะรวมกับ b-chain ของ hemoglobin ทำไห้เปลี่ยนไปเป็น trivalent form ในเม็ดเลือดทำให้การทำงานของเม็ดเลือดแดงผิดปกติ ส่งผลไห้เกิดการทำงานของร่างกายผิดปกติไปด้วย ดังนั้น เฮกซะวาเลนต์โครเมียมจึงมีความเป็นพิษสูง และสูงกว่า ไตรวาเลนต์โครเมียมอยู่มาก เนื่องจากเฮกซะวาเลนต์โคเมียมนั้นมีฤทธิ์เป็น oxidizing agent จึงทำไห้มีการกัดกล่อนเนื้อเยื้อต่างๆของร่างๆกายก่อไห้เกิดมะเร็งได้ และ เฮกซะวาเลนต์โครเมียมยังสามารถที่จะจับตัวกับโปรตีนและกรดนิวคลีอิก ทำไห้เกิดการเปลี่ยนเปลงรูปร่างไป เนื่องจากโปรตีน เป็นส่วนช่วยสร้างเนื้อเยื่อ เมื่อโปรตีทำงานผิดปกติจะส่งผลให้การทำงานของโปนตีนเปลี่ยนไปเกิดการเปลี่ยนรูปร่างไปหรือ อาจจะเกิดการเน่าเปื่อยของร่างกายได้
1.ความเป็นพิษแบบเฉียบพลันคือเกิดอาการโดยไม่ทันตั้งตัว มักพบในกรณีที่มากจากการรับประทานโครเมียมเฮกซะวาเลนต์มีความเป็นพิษสูง
เข้าไปโดยไม่รู้ตัว เช่น chromic acid ทำให้เกิด การระคายเคืองทำไห้มีการคลื่นไส้ อาเจียน ปวดท้องอย่างรุนแรง เป็นอันตรายต่อกระเพราะอาหารและลำไส้ ไตวายเสียชีวิตได้ ปริมาณที่ทำไห้เสียชีวิตได้นั้นต้องปริมาณที่ 1-3 กรัมหรือมากกว่านั้น
2.ความเป็นพิษแบบเรื้อรัง คือการเป็นพิษที่เกิดจากการสะสมของโครเมียมเฮกซะวาเลนต์เป็นเวลานานๆมักพบจากการสัมผัสหรือจากการสูดดมผงตะกอนโครเมียมเข้าไป สามารถแบ่งออกเป็น 
2.1 เป็นพิษต่อผิวหนังและทางเดินหายใจ สาเหตุนี้มักเกิดจากการสัมผัสโครเมียมเป็นเวลานานๆทำไห้เกิดแผลเรื้อรังได้ บริเวณที่สัมผัสนั้นเช่น มือ แขน ขา เป็นต้น พิษที่เกิดจากทางเดินหายใจนั้นก็เกิดมากจากการสูดดมเอาตะกอนเข้าไปส่งผลไห้โพรงจมูกมีความระคายเคียงทำให้เกิดพิษเรื้อรังบริเวณโพรงจมูก ในกรณีนี้อาจส่งผลไห้เยื้อบุจมูกเรื้อรังผนังกันจมูกอาจจะลุได้
2.2 เป็นสารก่อให้เกิดมะเร็ง (carcinogenicity) โดย หน่วยงาน The International Agency for Research on Cancer (IARC) และ US Toxicology Program จัดโครเมียมเฮกซาวาเลน เป็น human carcinogen เพราะมีความสามารถในการละลาย น้ำที่ดี  ในคนที่ทำงานเกี่ยวกับเฮกซะเวาเลนต์โครเมียมนั้นจะมีการสัมผัสกับโครเมียมเฮกซาวาเลนเป็น เวลามากกว่า30 ปี ขึ้นไป จะส่งผลไห้เกิดความเสี่ยง และอาจจะเป็นมะเร็งปอดได้

สิ่งแวดล้อม

เนื่องจากเฮกซะวาเลนต์โครเมียมนั้นมีความเป็นพิษสูงดังนั้นก็ย่อมมีผลกับสิ่งแวดล้อมเช่นกัน โดยที่จะส่งผลจากสัตว์ที่มากินน้ำและอาหารที่ปนเปื้อนเฮกซะวาเลนต์โครเมียมเข้าไปอาจส่งผลให้สัตว์ตายได้ ส่วนพืชนั้นก็ผลที่ได้รับจากการปนเปื้อนของโครเมียมและสารประกอบโครเมียมชนิดเฮกซะวาเลนต์โครเมียมนั้นจะส่งผลทำให้พืชมีการเจริญเติบโตช้าลงและเนื่องจากว่าเฮกซะวาเลนต์โครเมียมนั้นมีความคงทนดังนั้นก็อาจมีผลทำให้เกิดการสะสมในสัตว์น้ำได้