สังกะสี

สังกะสี () คือธาตุที่มีหมายเลขอะตอม 30 และสัญลักษณ์คือ Zn สังกะสีอยู่ในตารางธาตุหมู่ 12 ชื่อในภาษาอังกฤษมาจากภาษาเยอรมันว่า Zink เป็นธาตุประเภทโลหะที่มีความไวต่อปฏิกิริยาเคมีพอสมควรกับออกซิเจนและธาตุที่ไม่ใช่โลหะ  สังกะสีเมื่อทำปฏิกิริยากับกรดเจือจางจะปล่อยก๊าซไฮโดรเจนออก ธาตุชนิดนี้เป็นโลหะธาตุที่มีลักษณะที่เป็นสีเงิน มันวาว เป็นที่นิยมนำมาใช้ในภาคอุตสาหกรรมมากมาย เพื่อเป็นโลหะโครงสร้างหรือโลหะผสมกับโลหะอื่นสำหรับประยุกต์ใช้งานในด้านต่างๆ นอกจากนั้น สังกะสียังเป็นแร่ธาตุชนิดหนึ่งที่สามารถพบได้ในร่างกายมนุษย์ และสัตว์ เนื่องจากจัดเป็นแร่ที่ร่างกายต้องการชนิดหนึ่ง

การค้นพบ 
ในอดีตจะพบสังกะสีที่อยู่ในรูปของโลหะเจือ เริ่มมีการถลุงและสกัดสังกะสีที่ไม่บริสุทธิ์ในประเทศจีน และอินเดียประมาณปี ค.ศ. 1000 และนำสังกะสีที่ค่อนข้างบริสุทธิ์ (slab zinc or spelter) ไปที่ยุโรปในศตวรรษที่ 17 ในขณะนั้นยังไม่มีชื่อเรียกอย่างเป็นทางการ โดยมีชื่อเรียกที่แตกต่างๆกัน เช่น Indian tin, calamine, tutanege หรือ spiauter ในปี ค.ศ. 1697 Lohneyes ได้เรียกชื่อธาตุนี้ว่า “Zink” ต่อมากลายเป็น Zinc

ลักษณะของสังกะสี(Zn)  
 เลขอะตอม : 30
 นํ้าหนักอะตอม (กรัม/โมล) : 65.39
 โครงสร้างผลึก : hexagonal close-packed
	จุดเดือด (oC) : 907
	จุดหลอมเหลว (oC) : 419.5
	ความหนาแน่น ที่ 25 oC (กรัม/ลบ.ซม.) : 7.133
	ความร้อนจำเพาะ ที่ 25 oC (แคลอรี่/กรัม) : 0.0925
	ความร้อนแฝงของการหลอมเหลว (แคลอรี่/กรัม) : 24.4
	ความร้อนแฝงของการกลายเป็นไอ (แคลอรี่/กรัม) : 419.5
	การจัดระดับอิเล็กตรอน : [Ar] 4s2 3d10
	ออกซิเดชันเสตท : +2
	ค่าความต่างศักย์, Eo (volts) : -0.763
  Zn2+ + 2e– → Zn
	รัศมีไอออน Zn2+ (nm) :  0.074
	รัศมีอะตอม Zn (nm)  : 0.133

การนำไปใช้งาน 
 เคลือบโลหะ เพื่อป้องกันสนิมและการกัดกร่อน เช่นใน กระเบื้องสังกะสี หรือกระเบื้องสังกะสีลูกฟูก เรียกกันในวงการช่างโลหะว่า เหล็กอาบสังกะสี หรือ เหล็กชุบสังกะสี
 ส่วนประกอบในโลหะผสม เช่นใช้ในการทำของเล่น
 ใช้เป็นภาชนะของถ่านอัลคาไลน์ 
 สังกะสีเป็นสารอาหาร ที่พบได้มากในหอยนางรม และโปรตีน ถั่ว แอลมอนด์ เมล็ดฟักทอง และเมล็ดทานตะวัน
 ซิงค์ออกไซด์ (ZnO) มีลักษณะสีขาว ใช้เป็นส่วนผสมผลิตสีเคลือบ สีทา และใช้ในอุตสาหกรรมเซรามิกส์
 ซิงค์คาร์บอเนต (ZnCO3) ใช้เป็นส่วนผสมในอุตสาหกรรมยา เช่น ยาทาแก้อาการคันตามผิวหนัง
 ซิงค์ซัลเฟต (ZnSO3) ใช้ในอุตสาหกรรมสิ่งทอ
 ซิงค์ซัลไฟต์ (ZnS) ใช้เป็นสีขาวในอุตสาหกรรมยาง ใช้เคลือบเป็นฉากเรืองแสงในหลอดฟลูออเรสเซ็นต์ของโทรทัศน์ และใช้เป็นส่วนผสมของสีพรายน้ำ
 ซิงค์ไฮดรอกไซด์ (Zn(OH2) ใช้ในอุตสาหกรรมยาง
 ซิงค์คลอไรด์ (ZnCl2) ใช้เป็นสารป้องกันเชื้อราในอุตสาหกรรมกระดาษ และไม้อัด
 ซิงค์ไพริดีนไธโอน (zinc pyridinethione) ใช้เป็นส่วนผสมในน้ำยาหรือแซมพูสระผมป้องกันรังแค

ความสำคัญต่อร่างกาย 
สังกะสีถือเป็นแร่ธาตุชนิดหนึ่งที่จำเป็นต่อร่างกาย และต้องได้รับเป็นประจำ เนื่องจากเป็นแร่ธาตุที่มีบทบาทสำคัญหลายประการต่อร่างกาย ได้แก่
 ช่วยกระตุ้นการสร้าง และการซ่อมแซมหนังกำพร้า
 ช่วยกระตุ้นการสังเคราะห์คอลลาเจน
 ช่วยในกระบวนการสร้างเอนไซม์ ระบบภูมิคุ้มกัน การสร้างสารพันธุกรรม และการซ่อมแซมบาดแผล

ปริมาณที่ควรได้รับธาตุสังกะสี 
ร่างกายควรได้รับสังกะสี 12-15 มิลลิกรัมต่อวัน สำหรับผู้ใหญ่ (หญิงให้นมบุตรควรได้รับเพิ่มขึ้นเล็กน้อย)

โรคจากการขาดแร่ธาตุสังกะสี 
1.	เสื่อมสมรรถภาพทางเพศ อวัยวะสืบพันธุ์ไม่เจริญเต็มที่

2.	ต่อมลูกหมากโต

3.	ผนังหลอดเลือดแดงแข็ง

4.	ลิ้นจะขาดการรับรู้รสอาหาร

5.	มีจุดขาวๆ ที่เล็บ

6.	อ่อนเพลีย เซื่องซึม เหนื่อยง่าย

7.	ผมร่วง มีรังแคมาก

8.	การไหลเวียนของเลือดไม่ดี

9.	หากขาดในเด็ก จะทำให้มีร่างกายเตี้ย แคระ

10.	เป็นโรคกระดูกพรุน

อาการขาดสังกะสี 
ซึ่งถ้าร่างกายมีอาการขาดแร่ธาตุ สังกะสี เป็นเวลานาน จะเป็นผลให้เกิดอาการต่างๆ มากมาย ดังนี้

1.	การเจริญเติบโตในเด็กล่าช้า ตัวเล็ก แคระแกรน หรือหยุดชะงักเป็นหนุ่มเป็นสาว

2.	ผิวหนังมีการอักเสบ โดยระยะแรกจะเป็นรอบปาก และอวัยวะเพศ ต่อมาจะลามไปที่แขนและขา เริ่มแรกอาจเป็นแค่ผื่นแดง ต่อมาจะมีลักษณะเป็นเม็ดพุพอง

3.	ระบบทางเดินอาหาร ทำให้มีอาการเบื่ออาหาร การรู้รสลดน้อยลง 

4.	ระบบประสาท อาจมีอาการซึมเศร้า หงุดหงิด ขาดสมาธิ เหม่อลอย และมีอาการตาบอดแสงได้

5.	 ระบบต่อมไร้ท่อ คือ ทำให้อวัยวะเพศเด็กเล็ก ไม่โตขึ้นตามวัย

6.	มีอาการผมร่วง แตกปลาย เล็บเปราะ ผิวแห้ง

พิษของสังกะสี 
การได้รับสังกะสีเข้าสู่ร่างกายในปริมาณที่อาจทำให้เกิดพิษสามารถแบ่งได้หลายกรณี ได้แก่

การได้รับสังกะสีจากภาวะมลพิษ 
สังกะสีที่ปนเปื้อนสู่สิ่งแวดล้อมมักเกิดจากกระบวนการผลิตในอุตสาหกรรมที่บำบัดไม่หมดหรือการผลิตภัณฑ์ที่มีสังกะสีเป็นส่วนประกอบ มลพิษที่ปนเปื้อนสังกะสีมักอยู่ในรูปของฝุ่นหรือไอสารที่ลอยในอากาศ ซึ่งมีโอกาสสัมผัส และได้รับสารได้ง่าย โดยเฉพาะคนงานที่เกี่ยวข้องกับการผลิต
อาการ : เมื่อได้รับฝุ่นหรือไอของสังกะสีในปริมาณมากจากการสูดดมจะเกิดอาการกระหายน้ำ ไอ หลอดลมอักเสบ ปอดบวม เหนื่อยล้าง่าย อ่อนแรง มีอาการปวดกล้ามเนื้อ คลื่นไส้ มีไข้ มีอาการหนาวสะท้าน และผิวหนังเปลี่ยนเป็นสีน้ำเงิน ซึ่งมักเกิดภายใน 4-12 ชั่วโมง หลังการสัมผัส อาการเหล่านี้จะหายเป็นปกติภายใน 1-2 เรียกชื่อโรคนี้ว่า โรคไข้วันจันทร์ (Monday fever) หรือโรคไข้พิษโลหะ (metal fume fever)

การปนเปื้อนจากอาหาร และน้ำดื่ม 
สารประกอบซิงค์ออกไซด์มักปะปนในแหล่งน้ำหรืออาหารได้ง่าย โดยเฉพาะพื้นที่ที่อยู่ใกล้แหล่งแร่สังกะสี เมื่อร่างกายได้รับสาร และสะสมเป็นเวลานานจะก่อให้เอนไซม์ของตับเกิดความผิดปกติ และพบอาการเลือดออกในระบบทางเดินอาหาร ตามประกาศคณะกรรมการสิ่งแวดล้อมแห่งชาติ ฉบับที่ 8 (พ.ศ. 2537) ได้กำหนดให้มีสังกะสีปนเปื้อนในแหล่งน้ำไม่เกิน 1 มิลลิกรัม/ลิตร

อาการ : เมื่อเกิดพิษในระบบทางเดินอาหารจากการกินสังกะสีเข้าไปจะเกิดกัดกร่อนบริเวณทางเดินอาหารส่วนต้น ได้แก่ หลอดอาหาร และกระเพาะอาหาร ทำให้มีอาการอักเสบ ปวดท้องอย่างรุนแรง และอาจทำให้ทางเดินอาหารตีบตันได้

ผลิตภัณฑ์อาหารเสริมสังกะสี 
ผลิตภัณฑ์อาหารเสริมสังกะสี ทั้งในรูปของอาหารเสริมสังกะสีชนิดเม็ด และชนิดน้ำ หากผู้บริโภครับประมาณในจำนวนมากที่เกินความต้องการของร่างกายมักทำให้เกิดอาการเหมือนการได้รับซิงค์ออกไซด์ในข้อที่ 2 ที่กล่าวมา

กระบวนการผลิตสังกะสี ด้วยวิธีการสกัดทางโลหะ 
หลังจากบดแร่สังกะสีแล้ว จะถูกส่งผ่านไปยังส่วนคัดแยก froth flotation ซึ่งอาศัยคุณสมบัติการละลายได้ที่แตกต่างกัน หลังจากผ่านกระบวนการนี้แล้วจะทำให้ได้ผลิตผลที่มีสังกะสีความเข้มข้นประมาณ 50% ซัลเฟอร์ 32% เหล็ก 13% และ ซิลิกา 5% โดยนำส่วนที่ผ่านการแยกเบื้องต้นแล้ว เข้าสู่กระบวนการต่อไป

กระบวนการย่างแร่ (Roasting) 
จะเปลี่ยนจาก ZnS2 เป็น ZnO  ดังสมการ 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2
ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (SO2) ที่เกิดขึ้นจะนำไปผลิต กรดซัลฟิวริก(H2SO4) ต่อไป

การรีดิวซ์ ZnO ให้เป็น Zn 
โดยใช้กระบวนการ pyrometallurgy หรือ electrowinning
 1.	Pyrometallurgy  
เป็นกระบวนการรีดิวซ์ ZnO ด้วย คาร์บอน (C) ที่อุณหภูมิ 950 องศาเซลเซียส

2 ZnO + C → 2 Zn + CO2

2 ZnO + 2 CO → 2 Zn + 2 CO2

2.	Electrowinning  
เป็นการใช้กระบวนการแยกสลายด้วยไฟฟ้า (electrolysis) ทำได้โดยการเปลี่ยนรูป ZnO ให้เป็น ZnSO4 โดยทำปฏิกิริยากับ H2SO4

ZnO + H2SO4 → ZnSO4 + H2O

หลังจากนั้นจึงใช้กระบวนการแยกสลายด้วยไฟฟ้า ก็จะได้สังกะสีบริสุทธิ์

2 ZnSO4 + 2 H2O → 2 Zn + 2 H2SO4 + O2
H2SO4 ที่เกิดขึ้นก็นำกลับมาใช้ในกระบวนข้างต้นได้

อ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น 
 สังกะสีในสารอาหาร 
 รายละเอียดสังกะสี 
https://en.wikipedia.org/wiki/Zinc
http://www.greenclinic.in.th/zinc.html
http://www.healthdd.com/article/article_preview.php?id=33 
http://www.siamchemi.com/%E0%B8%AA%E0%B8%B1%E0%B8%87%E0%B8%81%E0%B8%B0%E0%B8%AA%E0%B8%B5/

โลหะหลังทรานซิชัน
ธาตุเคมี
วัสดุศาสตร์