สังกะสี
สังกะสีเป็นธาตุเคมีมีสัญลักษณ์Znและเลขอะตอม 30 เป็นโลหะที่เปราะเล็กน้อยที่อุณหภูมิห้องและมีลักษณะเป็นสีขาวอมฟ้าเป็นมันเงาเมื่อกำจัดออกซิเดชันที่ผิวออกไป เป็นธาตุแรกในหมู่ 12 (IIB)ของตารางธาตุ สังกะสีเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับที่ 24 ในเปลือกโลกโดยมีความเข้มข้นเฉลี่ย 70 กรัมต่อตัน[ 9 ]สังกะสียังมีไอโซโทป เสถียร 5 ชนิด ซึ่งไอโซโทปที่พบมากที่สุดคือ Zn-64 ซึ่งคิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของปริมาณสังกะสีทั้งหมด ในบางแง่ สังกะสีมีความคล้ายคลึงทางเคมีกับแมกนีเซียมธาตุทั้งสองมีสถานะออกซิเดชันปกติเพียงสถานะเดียว (+2) และไอออน Zn 2+และ Mg 2+ มีขนาดใกล้เคียงกัน[ b ]แร่สังกะสีที่พบมากที่สุดคือสฟาเลอไรต์ (ซิงค์เบลนด์) ซึ่ง เป็นแร่ ซัลไฟด์สังกะสี แหล่ง แร่ที่มีความเข้มข้นมากที่สุดในเชิงเศรษฐกิจเรียงลำดับจากมากไปน้อย ได้แก่ จีน เปรู และออสเตรเลีย เป็นต้น สังกะสีได้รับการกลั่นในระดับอุตสาหกรรมโดยวิธีการลอยตัวด้วยฟองของแร่การเผาและการสกัด ขั้นสุดท้าย โดยใช้ไฟฟ้า ( การสกัดด้วยไฟฟ้า )
สังกะสีเป็นธาตุรอง ที่จำเป็น สำหรับมนุษย์[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]สัตว์[ 13 ]พืช[ 14 ]และจุลินทรีย์[ 15 ]และจำเป็นต่อการพัฒนาทั้งก่อนและหลังคลอด[ 16 ]เป็นโลหะธาตุรองที่มีมากเป็นอันดับสองในมนุษย์รองจากเหล็ก เป็นโคแฟคเตอร์ ที่สำคัญ สำหรับเอนไซม์ หลายชนิด และเป็นโลหะเพียงชนิดเดียวที่ปรากฏในเอนไซม์ ทุก ประเภท[ 14 ] [ 12 ]สังกะสียังเป็นธาตุอาหารที่จำเป็นสำหรับการเจริญเติบโตของปะการังอีกด้วย[ 17 ]
เอนไซม์ที่มีอะตอมสังกะสีในศูนย์กลางปฏิกิริยามีอยู่ทั่วไปในชีวเคมี เช่นแอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนสในมนุษย์[ 18 ]การขาดสังกะสีส่งผลกระทบต่อประชากรประมาณสองพันล้านคนในประเทศกำลังพัฒนาและเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ มากมาย[ 19 ]ในเด็ก การขาดสังกะสีทำให้เกิดภาวะการเจริญเติบโตช้า การเจริญเติบโตทางเพศล่าช้า ความเสี่ยงต่อการติดเชื้อ และท้องเสีย [ 16 ]อย่างไรก็ตาม การบริโภคสังกะสีมากเกินไปอาจทำให้เกิดอาการเดินเซง่วงซึมและขาดทองแดง ในระบบนิเวศทางทะเล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตขั้วโลก การขาดสังกะสีอาจส่งผลกระทบ ต่อความมีชีวิตชีวาของชุมชนสาหร่ายขั้นต้น ซึ่งอาจทำให้โครงสร้างทางโภชนาการทางทะเลที่ซับซ้อนไม่เสถียร และส่งผลกระทบต่อความหลากหลายทางชีวภาพใน ที่สุด [ 20 ]
ทองเหลืองซึ่งเป็นโลหะผสมของทองแดงและสังกะสีในสัดส่วนต่างๆ ถูกนำมาใช้ตั้งแต่ช่วงต้นสหัสวรรษที่ 3 ก่อนคริสต์ศักราชใน บริเวณทะเล อีเจียนและภูมิภาคที่ปัจจุบันรวมถึงอิรัก สหรัฐอาหรับเอมิเรตส์คาลมีเกีย เติร์กเมนิสถาน และจอร์เจีย ในช่วงสหัสวรรษที่ 2 ก่อนคริสต์ศักราช มีการใช้ในภูมิภาคที่ปัจจุบันรวมถึงอินเดียตะวันตกอุซเบกิสถาน อิหร่าน ซีเรีย อิรัก และอิสราเอล[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]โลหะสังกะสีไม่ได้ถูกผลิตในปริมาณมากจนกระทั่งศตวรรษที่ 12 ในอินเดีย แม้ว่าชาวโรมันและกรีกโบราณจะรู้จักมันก็ตาม[ 24 ]เหมืองแร่ในรัฐราชสถานได้ให้หลักฐานทางโบราณคดีที่ชัดเจนเกี่ยวกับการผลิตสังกะสีที่ย้อนกลับไปถึงศตวรรษที่ 6 ก่อนคริสต์ศักราช[ 25 ]สังกะสีบริสุทธิ์ที่มนุษย์สร้างขึ้นที่เก่าแก่ที่สุดมาจากซาวาร์ รัฐราชสถาน ตั้งแต่ช่วงต้นศตวรรษที่ 9 หลังคริสต์ศักราช เมื่อมีการใช้กระบวนการกลั่นเพื่อผลิตสังกะสีที่บริสุทธิ์เกือบทั้งหมด[ 26 ]นักเล่นแร่แปรธาตุจะเผาโลหะสังกะสีในอากาศเพื่อสร้างสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า " ขนแกะของนักปรัชญา " หรือ "หิมะขาว" (ซิงค์ออกไซด์, ZnO)
ธาตุนี้อาจได้รับการตั้งชื่อโดยนักเล่นแร่แปรธาตุพาราเซลซัสโดยอ้างอิงจากคำภาษาเยอรมันว่าZinke (ง่าม, ฟัน) นักเคมีชาวเยอรมันอันเดรียส ซิกิสมุนด์ มาร์กราฟได้รับเครดิตว่าเป็นผู้ค้นพบสังกะสีบริสุทธิ์ในปี 1746 และในปี 1800 ผลงานของลุยจิ กัลวานีและอเลสซานโดร โวลตาได้เปิดเผยคุณสมบัติทางเคมีไฟฟ้าของสังกะสี
การชุบ สังกะสีกัน สนิมบนเหล็กด้วยกระบวนการที่เรียกว่าการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนเป็นการใช้งานหลักของสังกะสี การใช้งานอื่นๆ ได้แก่แบตเตอรี่ ไฟฟ้า ชิ้นส่วนหล่อขนาดเล็กที่ไม่ใช่โครงสร้าง และโลหะผสม เช่น ทองเหลือง สารประกอบสังกะสีหลายชนิดถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่นสังกะสีคาร์บอเนตสังกะสีกลูโคเนต (ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร) สังกะสีคลอไรด์ (ในผลิตภัณฑ์ระงับกลิ่นกาย) สังกะสีไพริไทโอน (แชมพูขจัดรังแค ) และสังกะสีซัลไฟด์ (ในสีเรืองแสง) นอกจากนี้ไดเมทิลซิงค์และไดเอทิลซิงค์ยังใช้ในการสังเคราะห์ทางเคมีของสารประกอบอินทรีย์อีก ด้วย
ลักษณะเฉพาะ
คุณสมบัติทางกายภาพ

สังกะสีเป็น โลหะสีขาวอมฟ้าเป็นมันเงาและเป็นไดอะแมกเนติก[ 27 ]แม้ว่าเกรดเชิงพาณิชย์ทั่วไปของโลหะชนิดนี้จะมีผิวด้านก็ตาม[ 28 ]สังกะสีมีความหนาแน่นน้อยกว่าเหล็ก เล็กน้อย และมีโครงสร้างผลึก แบบหกเหลี่ยม โดยมีรูปแบบการบรรจุแบบหกเหลี่ยมที่ บิดเบี้ยว ซึ่งแต่ละอะตอมมีเพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุดหกอะตอม (ที่ 265.9 pm) ในระนาบของตัวเองและอีกหกอะตอมที่ระยะห่างมากกว่า 290.6 pm [ 29 ]โลหะชนิดนี้แข็งและเปราะที่อุณหภูมิส่วนใหญ่ แต่จะอ่อนตัวลงระหว่าง 100 ถึง 150 °C [ 27 ] [ 28 ]เหนือ 210 °C โลหะจะเปราะอีกครั้งและสามารถบดเป็นผงได้ด้วยการตี[ 30 ]สังกะสีเป็นตัวนำไฟฟ้า ที่ดีพอ สมควร[ 27 ]สำหรับโลหะแล้ว สังกะสีมีจุดหลอมเหลว (419.53 °C) และจุดเดือด (907 °C) ค่อนข้างต่ำ [ 31 ]จุดหลอมเหลวนี้ต่ำที่สุดใน บรรดาโลหะ กลุ่ม d ทั้งหมด ยกเว้นปรอทและแคดเมียมด้วยเหตุนี้ สังกะสี แคดเมียม และปรอท จึงมักไม่ถูกจัดว่าเป็นโลหะทราน ซิชัน เหมือนกับโลหะกลุ่ม d อื่นๆ[ 31 ]
โลหะผสมหลายชนิด มีสังกะสีเป็น ส่วนประกอบตัวอย่างที่โด่งดังที่สุดคือทองเหลืองโลหะอื่นๆ ที่ทราบกันดีว่าสามารถสร้างโลหะผสมไบนารีกับสังกะสีได้ ได้แก่อะลูมิเนียม แอนติมอนี บิสมัท ทองคำ เหล็ก ตะกั่ว ปรอท เงิน ดีบุกแมกนีเซียมโคบอลต์นิกเกลเทลลูเรียมและโซเดียม [ 32 ] แม้ว่าทั้งสังกะสีและเซอร์โคเนียมจะไม่เป็นแม่เหล็กเฟอร์โรแมกเนติกแต่โลหะผสมของพวกมันคือZrZnแสดงคุณสมบัติเฟอร์โรแมกเนติซึมที่อุณหภูมิต่ำกว่า 35 K[ 27 ]
การเกิดขึ้น
สังกะสีมีมวลประมาณ 70 ppm (0.007%) ของเปลือกโลกทำให้เป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับที่ 24 ในเปลือกโลก[ 33 ]นอกจากนี้ยังประกอบด้วย 312 ppm ของระบบสุริยะ ซึ่งเป็นธาตุที่มีมากเป็นอันดับที่ 22 [ 34 ]ความเข้มข้นของสังกะสีในพื้นหลังโดยทั่วไปไม่เกิน: 1 μg/m³ ในบรรยากาศ 300 mg/kg ในดิน 100 mg/kg ในพืช 20 μg/L ในน้ำจืด และ 5 μg/L ในน้ำทะเล [ 35 ]โดยปกติธาตุนี้จะพบร่วมกับโลหะพื้นฐาน อื่นๆ เช่นทองแดงและตะกั่วในรูปของแร่[ 36 ]สังกะสีเป็นแชลโคไฟล์หมายความว่าธาตุนี้มีแนวโน้มที่จะพบร่วมกับกำมะถันและแชลโคเจน หนักอื่นๆ มากกว่าที่จะพบร่วมกับออกซิเจน แชลโคเจนเบาหรือธาตุอิเล็กโทรเนกาติวิตี ที่ไม่ใช่แชลโคเจน เช่นฮาโลเจนซัลไฟด์เกิดขึ้นเมื่อเปลือกโลกแข็งตัวภายใต้ สภาวะ การลด อย่างมาก ของบรรยากาศโลกในยุคแรก[ 37 ]สฟาเลอไรต์ซึ่งเป็นรูปแบบผลึกของซิงค์ซัลไฟด์ เป็นแร่ที่มีสังกะสีเป็นองค์ประกอบที่ถูกขุดมากที่สุด เนื่องจากมีสังกะสี 60–62% โดยมวล[ 36 ]
แร่ธาตุแหล่งอื่น ๆ สำหรับสังกะสี ได้แก่สมิธโซไนต์ (สังกะสีคาร์บอเนต ) เฮมิโมร์ไฟต์ (สังกะสีซิลิเกต ) เวิร์ตไซต์ (สังกะสีซัลไฟด์อีกชนิดหนึ่ง) และบางครั้งไฮโดรซิงไคต์ ( สังกะสีคาร์บอเนต พื้นฐาน ) [ 38 ]ยกเว้นเวิร์ตไซต์ แร่ธาตุอื่น ๆ ทั้งหมดเกิดขึ้นจากการผุพังของสังกะสีซัลไฟด์ดั้งเดิม[ 37 ]
ปัจจุบันทรัพยากรสังกะสีที่ระบุทั่วโลกมีทั้งหมด 1.9–2.8 พัน ล้านตัน[ 39 ] [ 40 ]แหล่งแร่ขนาดใหญ่อยู่ในออสเตรเลีย จีน แคนาดา และสหรัฐอเมริกา โดยมีปริมาณสำรองที่มีศักยภาพมากที่สุดในอิหร่าน[ 37 ] [ 41 ] [ 42 ]การประมาณการฐานสำรองสังกะสีล่าสุด (ตรงตามเกณฑ์ทางกายภาพขั้นต่ำที่กำหนดที่เกี่ยวข้องกับการทำเหมืองและการผลิตในปัจจุบัน) ทำขึ้นในปี 2552 และคำนวณได้ประมาณ 480 ล้านตัน[ 43 ]ในทางกลับกัน ปริมาณสำรองสังกะสีคือแหล่งแร่ ที่ระบุทางธรณีวิทยา ซึ่งมีความเหมาะสมในเชิงเศรษฐกิจ (ขึ้นอยู่กับตัวแปรต่างๆ เช่น ที่ตั้ง เกรด คุณภาพ และปริมาณ) ณ เวลาที่กำหนด เนื่องจากการสำรวจและการพัฒนาเหมืองเป็นกระบวนการที่ดำเนินอยู่ ปริมาณและจำนวนของปริมาณสำรองสังกะสีจึงไม่ใช่จำนวนคงที่ และความยั่งยืนของอุปทานแร่สังกะสีไม่สามารถตัดสินได้โดยการคาดการณ์อายุการใช้งานรวมของเหมืองสังกะสีในปัจจุบันเพียงอย่างเดียว แนวคิดนี้ได้รับการสนับสนุนอย่างดีจากข้อมูลจากสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกา (USGS) ซึ่งแสดงให้เห็นว่าแม้การผลิตสังกะสีบริสุทธิ์จะเพิ่มขึ้น 80% ระหว่างปี 1990 ถึง 2010 แต่อายุการสำรองสังกะสียังคงไม่เปลี่ยนแปลง เนื่องจากมีการค้นพบแหล่งสังกะสีเพิ่มเติม มีการสกัดสังกะสีไปประมาณ 346 ล้านตันตลอดประวัติศาสตร์จนถึงปี 2002 และนักวิชาการได้ประมาณการว่า ปัจจุบันมีการใช้สังกะสีอยู่ประมาณ 109–305 ล้านตัน[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]

ไอโซโทป
ไอโซโทปเสถียรของสังกะสี 5 ชนิดพบได้ในธรรมชาติ โดย64Znเป็นไอโซโทปที่พบมากที่สุด (49.17% ของความอุดมสมบูรณ์ตามธรรมชาติ ) [ 47 ] [ 8 ]ไอโซโทปอื่นๆ ที่พบในธรรมชาติคือ66สังกะสี (27.73%), 67สังกะสี (4.04%), 68สังกะสี (18.45%) และ70Zn (0.61%) [ 8 ]
มีการระบุไอโซโทปรังสีหลายสิบชนิดแล้ว65สังกะสี (Zn ) ซึ่งมีครึ่งชีวิต 243.66 วัน เป็นไอโซโทปรังสีที่มีกิจกรรมน้อยที่สุด รองลงมาคือ72Znมีครึ่งชีวิต 46.5 ชั่วโมง[ 47 ]สังกะสีมีไอโซเมอร์นิวเคลียร์ 10 ชนิด โดย69m Zn มีครึ่งชีวิตยาวที่สุดที่ 13.75 ชั่วโมง[ 8 ]ตัวยกmแสดงถึง ไอโซโทป ที่ไม่เสถียรซึ่งนิวเคลียสอยู่ในสถานะกระตุ้นและจะกลับสู่สถานะพื้นฐาน ในที่สุด โดยการปล่อยพลังงานส่วนเกินในรูปของโฟตอน หนึ่งตัวหรือมากกว่า ( รังสีแกมมา ) โดยนิวเคลียสจะสลายตัวกลับสู่สถานะพื้นฐานเมื่อสิ้นสุดกระบวนการ
รูปแบบการสลายตัวที่พบบ่อยที่สุดของไอโซโทปรังสีของสังกะสีที่มีเลขมวลต่ำกว่า 66 คือการจับอิเล็กตรอนผลิตภัณฑ์การสลายตัวที่ได้จะเป็นไอโซโทปของทองแดง[ 8 ]
โหมดการสลายตัวที่พบบ่อยที่สุดของไอโซโทปรังสีของสังกะสีที่มีเลขมวลมากกว่า 66 คือการสลายตัวแบบเบตา (β − ) ซึ่งทำให้เกิดไอโซโทปของแกลเลียม[ 8 ]
- n Zn→ n Ga+e −+ ν
สารประกอบและเคมี
ปฏิกิริยา

สังกะสีมีโครงสร้างอิเล็กตรอนเป็น [Ar]4s 2 3d 10และเป็นสมาชิกของหมู่ 12ในตารางธาตุเป็นโลหะ ที่มีปฏิกิริยาปานกลาง และเป็นตัวรีดิวซ์ที่แรง[ 48 ]ในอนุกรมปฏิกิริยาสังกะสีเทียบได้กับแมงกานีส[ 49 ]พื้นผิวของโลหะบริสุทธิ์จะหมองอย่างรวดเร็ว และในที่สุดก็จะเกิด ชั้น ป้องกันของสังกะสีคาร์บอเนต พื้นฐาน Zn (OH) (CO)โดยทำปฏิกิริยากับคาร์บอนไดออกไซด์ใน บรรยากาศ [ 50 ]
สังกะสีจะลุกไหม้ในอากาศด้วยเปลวไฟสีฟ้าอมเขียวสดใส และปล่อยควันของซิงค์ออกไซด์ออก มา [ 51 ]สังกะสีทำปฏิกิริยากับกรดด่างและอโลหะอื่นๆ ได้ง่าย [ 52 ] สังกะสีที่บริสุทธิ์มากจะทำปฏิกิริยา กับกรดได้ช้ามากที่อุณหภูมิห้อง[ 51 ]กรดแก่ เช่น กรด ไฮโดรคลอริกหรือกรดซัลฟิวริกสามารถกำจัดชั้นพาสซิเวชันได้ และปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นกับกรดจะปล่อยก๊าซไฮโดรเจนออกมา[ 51 ]
เคมีของสังกะสีคล้ายคลึงกับโลหะทรานซิชันแถวแรกตอนปลายนิกเกลและทองแดง[ 53 ]รวมถึงธาตุหลัก บางชนิด สารประกอบสังกะสีเกือบทั้งหมดมีธาตุอยู่ในสถานะออกซิเดชัน +2 [ 54 ]เมื่อสารประกอบ Zn 2 + เกิดขึ้น อิเล็กตรอน s ใน เปลือก นอก จะหายไป ทำให้เกิดไอออนสังกะสีเปล่าที่มีการจัดเรียงอิเล็กตรอน [Ar]3d 10 [ 55 ] โดย ทั่วไปแล้วเปลือก dภายในที่เต็มจะไม่เข้าร่วมในการสร้างพันธะ ทำให้เกิด สารประกอบ ไดอะแมกเนติกและส่วนใหญ่ไม่มีสี[ 53 ]ในสารละลายในน้ำ คอมเพล็กซ์ทรงแปดเหลี่ยม[Zn(H O)] 2+เป็นสายพันธุ์เด่น[ 56 ]
รัศมีไอออนของสังกะสีและแมกนีเซียมนั้นเกือบจะเหมือนกัน ดังนั้นเกลือที่เทียบเท่ากันบางชนิดจึงมีโครงสร้างผลึก เหมือน กัน[ 57 ]และในกรณีอื่นๆ ที่รัศมีไอออนเป็นปัจจัยกำหนด เคมีของสังกะสีก็มีความคล้ายคลึงกับของแมกนีเซียมมาก[ 51 ]เมื่อเปรียบเทียบกับโลหะทรานซิชัน สังกะสีมีแนวโน้มที่จะสร้างพันธะที่มีระดับความเป็นโคเวเลนต์สูง กว่า สารประกอบเชิงซ้อนที่มี ตัวให้ NและSนั้นมีความเสถียรมากกว่ามาก[ 53 ]สารประกอบเชิงซ้อนของสังกะสีส่วนใหญ่เป็นแบบ 4 หรือ 6 พิกัดแม้ว่าจะรู้จักสารประกอบเชิงซ้อนแบบ 5 พิกัดก็ตาม[ 51 ]
สถานะออกซิเดชันอื่นๆ ต้องใช้สภาวะทางกายภาพที่ผิดปกติ และสถานะออกซิเดชันบวกที่แสดงให้เห็นมีเพียง +1 หรือ +2 เท่านั้น[ 54 ]การระเหยของสังกะสีร่วมกับสังกะสีคลอไรด์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 285 °C บ่งชี้ถึงการก่อตัวของZn Clสารประกอบสังกะสีที่มีสถานะออกซิเดชัน +1 [ 51 ]การคำนวณบ่งชี้ว่าสารประกอบสังกะสีที่มีสถานะออกซิเดชัน +4 ไม่น่าจะมีอยู่ [ 58 ]คาดว่า Zn(III) จะมีอยู่ในที่ที่มีไตรแอนไอออนที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง [ 59 ] [ 60 ]อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อสงสัยเกี่ยวกับความเป็นไปได้นี้ อยู่บ้าง [ 61 ]
สารประกอบสังกะสี(I)
สารประกอบสังกะสี(I) นั้นหายากมาก ไอออน [Zn ] 2+มีส่วนเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของแก้วไดอะแมกเนติกสีเหลืองโดยการละลายสังกะสีโลหะใน ZnCl 2 ที่หลอมเหลว[ ]แกน[ Zn ] 2+จะคล้ายคลึงกับแคตไอออน [Hg ] 2+ที่มีอยู่ในสารประกอบปรอท (I) ลักษณะ ไดอะแมก เนติก ของไอออนยืนยันโครงสร้างไดเมอร์ของมัน สารประกอบสังกะสี(I) ตัวแรกที่มีพันธะ Zn–Zn (η 5 -C Me ) Zn ได้รับการรายงานในปี 2004 [ 63 ]
สารประกอบสังกะสี(II)

สารประกอบไบนารีของสังกะสีเป็นที่รู้จักกันดีในหมู่โลหะกึ่งโลหะส่วน ใหญ่ และอโลหะ ทั้งหมด ยกเว้นก๊าซเฉื่อยออกไซด์ZnOเป็นผงสีขาวที่แทบจะไม่ละลายในสารละลายน้ำที่เป็นกลาง แต่มี คุณสมบัติแอมโฟเทอริก คือละลาย ได้ทั้งในสารละลายเบสเข้มข้นและกรดเข้มข้น[ 51 ]แคลโคเจนไนด์อื่นๆ( ZnS , ZnSeและZnTe ) มีการใช้งานที่หลากหลายในด้านอิเล็กทรอนิกส์และทัศนศาสตร์[ 64 ]พนิคโตเจนไนด์ ( Znเอ็น ,Znพี ,ZnแอสและZnสบ ), [ 65 ] [ 66 ]เปอร์ออกไซด์ (ZnO ) ) ไฮไดรด์ (ZnH) ) และคาร์ไบด์ (ZnC) ) เป็นที่รู้จักเช่นกัน [ 67 ]ในบรรดาเฮไลด์ทั้งZnFมีลักษณะความเป็นไอออนมากที่สุด ในขณะที่ตัวอื่นๆ (ZnCl) ,ZnBrและZnI ) มีจุดหลอมเหลวค่อนข้างต่ำและถือว่ามีลักษณะโคเวเลนต์มากกว่า [ 68 ]
ในสารละลายเบสอ่อนที่มีZn 2+ไอออน ไฮดรอกไซด์Zn(OH)ก่อตัวเป็นตะกอนในสารละลายด่างเข้มข้น ไฮดรอกไซด์นี้จะละลายเพื่อสร้างซิงเคต ([Zn(OH)] 2− )). [ 51 ]ไนเตรตZn(NO )คลอเรตZn(ClO)ซัลเฟตZnSO4ฟอสเฟตZn (PO)โมลิบเดตZnMoOไซยาไนด์Zn(CN) , อาร์เซไนต์Zn(AsO) , อาร์เซเนตZn(AsO) ·8H OและโครเมตZnCrO (หนึ่งในสารประกอบสังกะสีที่มีสีไม่กี่ชนิด) เป็นตัวอย่างบางส่วนของสารประกอบอนินทรีย์ทั่วไปอื่นๆ ของสังกะสี [ 69 ] [ 70 ]
สารประกอบออร์กาโนซิงค์คือสารประกอบที่มีพันธะโควาเลนต์ระหว่าง สังกะสีกับ คาร์บอน ไดเอทิลซิงค์ ( (C H) Zn) เป็นสารรีเอเจนต์ในเคมีสังเคราะห์ มีการรายงานครั้งแรกในปี พ.ศ. 2491 จากปฏิกิริยาของสังกะสีและเอทิลไอโอไดด์และเป็นสารประกอบแรกที่ทราบว่ามีพันธะซิกมาคาร์บอน [ 71 ]
ทดสอบหาสังกะสี
กระดาษโคบอลติไซยาไนด์ (การทดสอบของรินน์มันน์สำหรับสังกะสี) สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางเคมีสำหรับสังกะสีได้ละลาย K Co(CN) 1 กรัม ใน น้ำ 100 มิลลิลิตร จุ่มกระดาษลงในสารละลายแล้วอบแห้งที่อุณหภูมิ 100 °C หยดตัวอย่างหนึ่งหยดลงบนกระดาษแห้งแล้วให้ความร้อน หากปรากฏเป็นวงกลมสีเขียวแสดงว่ามีสังกะสีอยู่[ 72 ]
ประวัติศาสตร์
การใช้งานในสมัยโบราณ
มีการค้นพบตัวอย่างการใช้สังกะสีที่ไม่บริสุทธิ์ในสมัยโบราณหลายกรณี แร่สังกะสีถูกนำมาใช้ทำโลหะ ผสมสังกะสี-ทองแดงที่เรียกว่าทองเหลือง เมื่อหลายพันปีก่อนที่จะมีการค้นพบสังกะสีเป็นธาตุแยกต่างหาก ทองเหลืองของยูเดียในช่วงศตวรรษที่ 14 ถึง 10 ก่อน คริสต์ศักราชมีสังกะสี 23% [ 22 ]
ความรู้เกี่ยวกับวิธีการผลิตทองเหลืองแพร่กระจายไปยังกรีกโบราณในช่วง ศตวรรษ ที่ 7 ก่อน คริสต์ศักราช แต่มีการผลิตเพียงไม่กี่ชนิด[ 23 ]เครื่องประดับที่ทำจากโลหะผสมที่มีสังกะสี 80–90% โดยมีตะกั่ว เหล็กพลวงและโลหะอื่นๆ เป็นส่วนประกอบที่เหลือ ได้ถูกค้นพบซึ่งมีอายุ 2,500 ปี[ 36 ]รูปปั้นขนาดเล็กที่อาจเป็นของยุคก่อนประวัติศาสตร์ซึ่งมีสังกะสี 87.5% ถูกค้นพบในแหล่งโบราณคดีของชาวดาเซียน[ 73 ]
สตรโบซึ่งเขียนในศตวรรษที่ 1 ก่อนคริสต์ศักราช (แต่ได้อ้างอิงงานเขียนที่สูญหายไปแล้วของธีโอปอมปัส นักประวัติศาสตร์ในศตวรรษที่ 4 ก่อนคริสต์ศักราช ) กล่าวถึง "หยดเงินปลอม" ซึ่งเมื่อผสมกับทองแดงจะกลายเป็นทองเหลือง สิ่งนี้อาจหมายถึงสังกะสีในปริมาณเล็กน้อยซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการถลุงแร่ซัลไฟด์[ 74 ]สังกะสีในเศษเหลือดังกล่าวในเตาถลุงมักถูกทิ้งไปเพราะคิดว่าไม่มีค่า[ 75 ]
ชาวโรมันรู้จักการผลิตทองเหลืองมาตั้งแต่ประมาณ 30 ปี ก่อนคริสตกาล[ 76 ]พวกเขาทำทองเหลืองโดยการให้ความร้อนผงคาลาไมน์ (ซิงค์ซิลิเกตหรือคาร์บอเนต) ถ่าน และทองแดงเข้าด้วยกันในเบ้าหลอม[ 76 ] จากนั้น ทองเหลืองคาลาไมน์ที่ได้จะถูกหล่อหรือตีขึ้นรูปเพื่อใช้ในอาวุธ[ 77 ]เหรียญบางเหรียญที่ชาวโรมันผลิตขึ้นในยุคคริสต์ศักราชนั้นทำจากสิ่งที่น่าจะเป็นทองเหลืองคาลาไมน์[ 78 ]

ยาเม็ดที่เก่าแก่ที่สุดที่รู้จักกันนั้นทำจากคาร์บอเนตสังกะสีไฮโดรซิงไคต์และสมิธโซไนต์ ยาเม็ดเหล่านี้ใช้สำหรับรักษาอาการตาแดงและถูกพบบนเรือโรมัน Relitto del Pozzino ซึ่งอับปางในปี 140 ก่อนคริสต์ศักราช[ 79 ] [ 80 ]
แผ่นสังกะสีเบิร์นเป็นแผ่นจารึกบูชาที่ทำขึ้นในสมัยโรมันกอลทำจากโลหะผสมที่มีสังกะสีเป็นส่วนใหญ่[ 81 ]
คัมภีร์จารากะสัมหิตาซึ่งเชื่อกันว่าเขียนขึ้นระหว่างปี ค.ศ. 300 ถึง 500 [ 82 ]กล่าวถึงโลหะชนิดหนึ่งซึ่งเมื่อถูกออกซิไดซ์แล้วจะได้ปุษปัญจันซึ่งเชื่อกันว่าเป็นซิงค์ออกไซด์[ 83 ]เหมืองสังกะสีที่ซาวาร์ ใกล้กับอุทัยปุระในอินเดีย มีการดำเนินงานมาตั้งแต่สมัยราชวงศ์เมารยะ ( ประมาณ ค.ศ. 322ถึง 187 ก่อนคริสต์ศักราช) อย่างไรก็ตาม การถลุงสังกะสีโลหะที่นี่ดูเหมือนจะเริ่มต้นขึ้นประมาณศตวรรษที่ 12 [ 84 ] [ 85 ]มีการประมาณการว่าสถานที่แห่งนี้ผลิตสังกะสีโลหะและซิงค์ออกไซด์ได้ประมาณหนึ่งล้านตันตั้งแต่ศตวรรษที่ 12 ถึง 16 [ 38 ]การประมาณการอีกอย่างหนึ่งระบุว่ามีการผลิตสังกะสีโลหะรวม 60,000 ตันในช่วงเวลานี้[ 84 ] Rasaratna Samuccayaซึ่งเขียนขึ้นราวศตวรรษที่ 13 กล่าวถึงแร่ที่มีสังกะสีอยู่ 2 ชนิด คือ ชนิดหนึ่งใช้สำหรับการสกัดโลหะ และอีกชนิดหนึ่งใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทางการแพทย์[ 85 ]
การศึกษาและการตั้งชื่อในยุคแรก
สังกะสีได้รับการยอมรับอย่างชัดเจนว่าเป็นโลหะภายใต้ชื่อYasadaหรือ Jasada ในพจนานุกรมทางการแพทย์ที่เชื่อกันว่าเป็นของกษัตริย์ฮินดู Madanapala (แห่งราชวงศ์ Taka) และเขียนขึ้นประมาณปี 1374 [ 86 ]การถลุงและการสกัดสังกะสีที่ไม่บริสุทธิ์โดยการลดคาลาไมน์ด้วยขนสัตว์และสารอินทรีย์อื่นๆ ได้สำเร็จในศตวรรษที่ 13 ในอินเดีย[ 27 ] [ 87 ]ชาวจีนไม่ได้เรียนรู้เทคนิคนี้จนกระทั่งศตวรรษที่ 17 [ 87 ]

นักเล่นแร่แปรธาตุเผาโลหะสังกะสีในอากาศและรวบรวมออกไซด์สังกะสี (ZnO) ที่เกิดขึ้นบนคอนเดนเซอร์นักเล่นแร่แปรธาตุบางคนเรียกออกไซด์สังกะสีนี้ว่าlana philosophicaซึ่งเป็นภาษาละตินแปลว่า "ขนแกะของนักปรัชญา" เพราะมันรวมตัวกันเป็นกระจุกคล้ายขนแกะ ในขณะที่คนอื่นๆ คิดว่ามันดูเหมือนหิมะสีขาวและตั้งชื่อว่าnix album [ 88 ]
ชื่อของโลหะนี้น่าจะได้รับการบันทึกไว้เป็นครั้งแรกโดยParacelsusนักเล่นแร่แปรธาตุชาวเยอรมันที่เกิดในสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งเรียกโลหะนี้ว่า "zincum" หรือ "zinken" ในหนังสือLiber Mineralium II ของเขา ในศตวรรษที่ 16 [ 87 ] [ 89 ]คำนี้อาจมาจากภาษาเยอรมันzinkeและน่าจะหมายถึง "เหมือนฟัน แหลม หรือขรุขระ" (ผลึกสังกะสีโลหะมีลักษณะคล้ายเข็ม) [ 90 ] Zinkอาจหมายถึง "เหมือนดีบุก" เนื่องจากมีความสัมพันธ์กับภาษาเยอรมันzinn ที่หมายถึงดีบุก[ 91 ]อีกความเป็นไปได้หนึ่งคือคำนี้มาจากคำภาษาเปอร์เซียسنگ seng ที่หมาย ถึงหิน[ 92 ]โลหะนี้ยังถูกเรียกว่าดีบุกอินเดีย tutanego calamine และspinter อีกด้วย [ 36 ]
นักโลหะวิทยาชาวเยอรมันAndreas Libavius ได้รับสิ่งที่เขาเรียกว่า "calay" (มาจากคำภาษามาเลย์หรือฮินดีที่แปลว่าดีบุก) จำนวนหนึ่งซึ่งมีต้นกำเนิดจากมาลาบาร์จากเรือบรรทุกสินค้าที่ยึดมาจากโปรตุเกสในปี ค.ศ. 1596 [ 93 ] Libavius อธิบายคุณสมบัติของตัวอย่าง ซึ่งอาจเป็นสังกะสี สังกะสีถูกนำเข้าสู่ยุโรปจากตะวันออกเป็นประจำในศตวรรษที่ 17 และต้นศตวรรษที่ 18 [ 87 ]แต่บางครั้งก็มีราคาแพงมาก[ c ]
การแยกตัว

สังกะสีโลหะถูกแยกได้ในอินเดียเมื่อราวปี ค.ศ. 1300 [ 94 ] [ 95 ] [ 96 ]ก่อนที่จะถูกแยกได้ในยุโรป สังกะสีถูกนำเข้าจากอินเดียเมื่อราวปี ค.ศ. 1600 [ 97 ]พจนานุกรมสากลของPostlewaytซึ่งเป็นแหล่งข้อมูลร่วมสมัยที่ให้ข้อมูลทางเทคโนโลยีในยุโรป ไม่ได้กล่าวถึงสังกะสีก่อนปี ค.ศ. 1751 แต่มีการศึกษาธาตุนี้มาก่อนหน้านั้น[ 85 ] [ 98 ]
P. M. de Respour นักโลหะวิทยาและนักเล่นแร่แปรธาตุ ชาวเฟลมิชรายงานว่าเขาได้สกัดสังกะสีโลหะจากสังกะสีออกไซด์ในปี 1668 [ 38 ]ในช่วงต้นศตวรรษที่ 18 Étienne François Geoffroyได้อธิบายว่าสังกะสีออกไซด์ควบแน่นเป็นผลึกสีเหลืองบนแท่งเหล็กที่วางอยู่เหนือแร่สังกะสีที่กำลังถูกถลุง[ 38 ]ในบริเตน มีรายงานว่า John Laneได้ทำการทดลองถลุงสังกะสี ซึ่งน่าจะที่Landoreก่อนที่เขาจะล้มละลายในปี 1726 [ 99 ]
ในปี ค.ศ. 1738 ในสหราชอาณาจักรวิลเลียม แชมเปียนได้จดสิทธิบัตรกระบวนการสกัดสังกะสีจากคาลาไมน์ในเตาหลอมแบบแนว ตั้ง [ 100 ]เทคนิคของเขามีลักษณะคล้ายกับที่ใช้ในเหมืองสังกะสีซาวาร์ในรัฐราชสถานแต่ไม่มีหลักฐานใดบ่งชี้ว่าเขาเคยไปเยือนตะวันออก[ 97 ]กระบวนการของแชมเปียนถูกนำมาใช้จนถึงปี ค.ศ. 1851 [ 87 ]
นักเคมีชาวเยอรมันAndreas Marggrafมักได้รับเครดิตในการแยกสังกะสีโลหะบริสุทธิ์ในโลกตะวันตก แม้ว่านักเคมีชาวสวีเดน Anton von Swab จะกลั่นสังกะสีจากคาลาไมน์ได้ก่อนหน้านั้นสี่ปีก็ตาม[ 87 ]ในการทดลองในปี 1746 Marggraf ให้ความร้อนแก่ส่วนผสมของคาลาไมน์และถ่านในภาชนะปิดโดยไม่มีทองแดงเพื่อให้ได้โลหะ[ 101 ] [ 75 ]ขั้นตอนนี้กลายเป็นวิธีปฏิบัติเชิงพาณิชย์ได้ในปี 1752 [ 102 ]
งานในภายหลัง

จอห์น แชมเปียน น้องชายของวิลเลียม แชมเปียน ได้จดสิทธิบัตรกระบวนการเผาซัลไฟด์สังกะสีให้เป็นออกไซด์ที่สามารถนำมาใช้ในกระบวนการรีทอร์ตได้ ในปี 1758 [ 36 ]ก่อนหน้านี้ มีเพียงคาลาไมน์เท่านั้นที่สามารถใช้ในการผลิตสังกะสีได้ ในปี 1798 โยฮันน์ คริสเตียน รูเบิร์กได้ปรับปรุงกระบวนการถลุงสังกะสีโดยการสร้างเตาถลุงสังกะสีแบบรีทอร์ตแนวนอนเครื่องแรก[ 103 ]ฌอง-ฌาคส์ ดาเนียล โดนี ได้สร้างเตาถลุงสังกะสีแนวนอนอีกแบบหนึ่งในเบลเยียมซึ่งสามารถแปรรูปสังกะสีได้มากขึ้น[ 87 ] แพทย์ชาวอิตาลีลุยจิ กัลวานีค้นพบในปี 1780 ว่าการเชื่อมต่อไขสันหลังของกบที่เพิ่งผ่าใหม่เข้ากับรางเหล็กที่ติดด้วยตะขอทองเหลืองทำให้ขาของกบกระตุก[ 104 ]เขาเข้าใจผิดคิดว่าเขาได้ค้นพบความสามารถของเส้นประสาทและกล้ามเนื้อในการสร้างกระแสไฟฟ้าและเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า " ไฟฟ้าสัตว์ " [ 105 ]เซลล์กัลวานิกและกระบวนการชุบสังกะสีต่างก็ได้รับการตั้งชื่อตามลุยจิ กัลวานี และการค้นพบของเขาได้ปูทางไปสู่แบตเตอรี่ไฟฟ้าการชุบสังกะสี และการป้องกันแคโทดิก[ 105 ]
อเลสซานโดร โวลตาเพื่อนของกัลวานีได้ทำการวิจัยปรากฏการณ์นี้ต่อไปและประดิษฐ์กองโวลตา ขึ้น ในปี ค.ศ. 1800 [ 104 ]กองโวลตาประกอบด้วยเซลล์กัลวานิก แบบง่ายๆ เรียงซ้อนกัน โดยแต่ละเซลล์ประกอบด้วยแผ่นทองแดงหนึ่งแผ่นและแผ่นสังกะสีหนึ่งแผ่นที่เชื่อมต่อกันด้วยอิเล็กโทรไลต์การเรียงซ้อนหน่วยเหล่านี้แบบอนุกรมทำให้กองโวลตา (หรือ "แบตเตอรี่") โดยรวมมีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า ซึ่งสามารถใช้งานได้ง่ายกว่าเซลล์เดี่ยว กระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นเนื่องจากศักย์โวลตาที่อยู่ระหว่างแผ่นโลหะทั้งสองทำให้อิเล็กตรอนไหลจากสังกะสีไปยังทองแดงและกัดกร่อนสังกะสี[ 104 ]
คุณสมบัติที่ไม่เป็นแม่เหล็กของสังกะสีและการที่ไม่มีสีในสารละลายทำให้การค้นพบความสำคัญของสังกะสีต่อชีวเคมีและโภชนาการล่าช้า[ 106 ]แต่สิ่งนี้เปลี่ยนไปในปี พ.ศ. 2483 เมื่อ พบว่า คาร์บอนิกแอนไฮดราส ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่กำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากเลือด มีสังกะสีอยู่ในบริเวณออกฤทธิ์[ 106 ]เอนไซม์ย่อยอาหารคาร์บอกซีเปปติเดสกลายเป็นเอนไซม์ที่มีสังกะสีเป็นส่วนประกอบตัวที่สองที่รู้จักในปี พ.ศ. 2498 [ 106 ]
การผลิต
การทำเหมืองและการแปรรูป
| อันดับ | ประเทศ | ตัน |
|---|---|---|
| 1 | จีน | 4,000,000 |
| 2 | เปรู | 1,400,000 |
| 3 | ออสเตรเลีย | 1,100,000 |
| 4 | อินเดีย | 860,000 |
| 5 | สหรัฐอเมริกา | 750,000 |
| 6 | เม็กซิโก | 690,000 |





สังกะสีเป็นโลหะที่ใช้กันมากเป็นอันดับสี่ รองจากเหล็ก อะลูมิเนียม และทองแดงโดยมีปริมาณการผลิตต่อปีประมาณ 13 ล้านตัน[ 39 ]ผู้ผลิตสังกะสีรายใหญ่ที่สุดของโลกคือNyrstar ซึ่งเป็นการควบรวมกิจการระหว่าง OZ MineralsของออสเตรเลียและUmicoreของเบลเยียม[ 109 ]เกือบ 70% ของสังกะสีทั่วโลกมาจากการทำเหมือง ในขณะที่กว่า 30% มาจากการรีไซเคิลสังกะสี[ 110 ]คาดการณ์ว่าสัดส่วนของสังกะสีรีไซเคิลจะเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 50% ภายในปี 2050 [ 111 ]
สังกะสีบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์เรียกว่าเกรดพิเศษระดับสูง ซึ่งมักย่อว่าSHGและมีความบริสุทธิ์ 99.995% [ 112 ]
ทั่วโลก 95% ของสังกะสีใหม่ถูกขุดจาก แหล่งแร่ ซัลไฟด์ซึ่งสฟาเลอไรต์ (ZnS) มักจะผสมกับซัลไฟด์ของทองแดง ตะกั่ว และเหล็ก[ 113 ] : 6เหมืองสังกะสีกระจายอยู่ทั่วโลก โดยพื้นที่หลักคือจีน ออสเตรเลีย และเปรู จีนผลิตสังกะสีได้ 38% ของผลผลิตทั่วโลกในปี 2014 [ 39 ]
โลหะสังกะสีผลิตโดยใช้โลหะวิทยาการสกัด [ 114 ] : 7แร่จะถูกบดละเอียด จากนั้นนำไปผ่านกระบวนการลอยตัวด้วยฟองเพื่อแยกแร่ธาตุออกจากแร่ที่ไม่ต้องการ (โดยอาศัยคุณสมบัติของความไม่ชอบน้ำ ) เพื่อให้ได้แร่สังกะสีซัลไฟด์เข้มข้น[ 114 ] : 16ซึ่งประกอบด้วยสังกะสีประมาณ 50%, กำมะถัน 32%, เหล็ก 13% และSiO 5% . [ 114 ] : 16
การคั่วจะเปลี่ยนสารเข้มข้นซิงค์ซัลไฟด์ให้เป็นซิงค์ออกไซด์: [ 113 ]
ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ใช้ในการผลิตกรดซัลฟิวริก ซึ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการชะล้าง หากใช้แหล่งแร่สังกะสีคาร์บอเนตสังกะสีซิลิเกตหรือสังกะสีสปิเนล (เช่นแหล่งแร่สกอร์เปียนในนามิเบีย) ในการผลิตสังกะสี ก็สามารถละเว้นการเผาได้[ 115 ]
สำหรับการแปรรูปเพิ่มเติม จะใช้สองวิธีพื้นฐาน ได้แก่ไพโรเมทัลลurgyหรืออิเล็กโทรวินนิ่งไพโรเมทัลลurgy ลดซิงค์ออกไซด์ด้วยคาร์บอนหรือคาร์บอนมอนอกไซด์ที่อุณหภูมิ950 °C (1,740 °F)ให้กลายเป็นโลหะ ซึ่งจะถูกกลั่นเป็นไอซิงค์เพื่อแยกออกจากโลหะอื่นๆ ที่ไม่ระเหยที่อุณหภูมิเหล่านั้น[ 116 ]ไอซิงค์จะถูกรวบรวมไว้ในคอนเดนเซอร์[ 113 ]สมการด้านล่างนี้อธิบายกระบวนการนี้: [ 113 ]
ในกระบวนการแยกด้วยไฟฟ้าสังกะสีจะถูกชะล้างออกจากแร่เข้มข้นด้วยกรดซัลฟิวริกและสิ่งเจือปนจะตกตะกอน: [ 117 ]
สุดท้าย สังกะสีจะถูกลดลงด้วยกระบวนการอิเล็กโทรไลซิส[ 113 ]
กรดซัลฟิวริกจะถูกสร้างใหม่และนำกลับมาใช้ในขั้นตอนการชะล้างอีกครั้ง
การรีไซเคิล
เมื่อเหล็กชุบสังกะสีถูกป้อนเข้าไปในเตาหลอมไฟฟ้าเหล็กจะหลอมเหลว แต่ชั้นเคลือบสังกะสีจะระเหยกลายเป็นฝุ่นเตาหลอม โรงงานเหล็กโดยเฉลี่ยจะสร้างฝุ่นหลายหมื่นตันต่อปี โดยมีปริมาณสังกะสี 15–35% [ 111 ]สามารถนำสังกะสีกลับคืนมาจากฝุ่นได้ด้วยกระบวนการหลายวิธี โดยส่วนใหญ่คือกระบวนการ Waelz (90% ในปี 2014) [ 118 ]การรีไซเคิลสังกะสีทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เทียบเท่า 6.5 ตันต่อสังกะสี 1 ตัน เมื่อเทียบกับค่าเฉลี่ย 3.64 ตันในกระบวนการทำเหมือง กระบวนการทดลองหลายอย่างมีเป้าหมายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ลดการใช้พลังงานโดยรวม และลดการผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้น้อยกว่าที่เกิดจากการทำเหมือง[ 111 ]ซึ่งรวมถึงการบำบัดสังกะสีอัดเม็ดที่มีฝุ่นด้วยเตาหมุน ( โรงงาน Kimitsu , Nippon Steel) [ 119 ] [ 120 ]กระบวนการ SDHL (Saage, Dittrich, Hasche, Langbein) ซึ่งเป็นการปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการ Waelz; [ 121 ] "กระบวนการ DK" ซึ่งเป็นกระบวนการเตาหลอมเหล็ก แบบดัดแปลงที่ผลิต เหล็กดิบและผงสังกะสี (ออกไซด์) จากฝุ่นเตาหลอมเหล็ก ตะกอน และของเสียอื่นๆ; [ 122 ]และกระบวนการ PRIMUS (เตาหลอมสังกะสีระเหยแบบหลายขั้นตอน) [ 123 ] [ 124 ]
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม
การกลั่นแร่สังกะสีซัลไฟด์ก่อให้เกิดก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์และไอระเหยของแคดเมียม ในปริมาณมาก กาก ตะกอนจากการถลุง และกากเหลืออื่นๆ มีโลหะอยู่เป็นจำนวนมากระหว่างปี 1806 ถึง 1882 มีการขุดและถลุงสังกะสีโลหะประมาณ 1.1 ล้านตันและตะกั่ว 130,000 ตันในเมืองลาคาลามีนและพลอมบิแยร์ ของเบลเยียม [ 125 ]กองดินจากการทำเหมืองในอดีตปล่อยสังกะสีและแคดเมียมออกมา และตะกอนของแม่น้ำเกอูลมีโลหะอยู่เป็นจำนวนมาก[ 125 ]เมื่อประมาณสองพันปีก่อน การปล่อยสังกะสีจากการทำเหมืองและการถลุงมีปริมาณรวม 10,000 ตันต่อปี หลังจากเพิ่มขึ้น 10 เท่าตั้งแต่ปี พ.ศ. 2493 การปล่อยสังกะสีก็พุ่งสูงสุดที่ 3.4 ล้านตันต่อปีในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2528 และลดลงเหลือ 2.7 ล้านตันในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2538 แม้ว่าการศึกษาโทรโพสเฟียร์ในแถบอาร์กติกในปี พ.ศ. 2548 พบว่าความเข้มข้นในบริเวณนั้นไม่ได้สะท้อนถึงการลดลงก็ตาม การปล่อยที่เกิดจากมนุษย์และจากธรรมชาติเกิดขึ้นในอัตราส่วน 20 ต่อ 1 [ 14 ]
สังกะสีในแม่น้ำที่ไหลผ่านพื้นที่อุตสาหกรรมและเหมืองแร่อาจสูงถึง 20 ppm [ 126 ]การบำบัดน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพ จะช่วยลดปริมาณนี้ลงได้มาก ตัวอย่างเช่นการบำบัดตามแม่น้ำไรน์ ได้ลดระดับสังกะสีลงเหลือ 50 ppb [ 126 ]ความเข้มข้นของสังกะสีที่ต่ำเพียง 2 ppm ก็ส่งผลเสียต่อปริมาณออกซิเจนที่ปลาสามารถลำเลียงในเลือดได้[ 127 ]
ดินที่ปนเปื้อนด้วยสังกะสีจากการทำเหมือง การกลั่น หรือการใส่ปุ๋ยด้วยกากตะกอนที่มีสังกะสี อาจมีสังกะสีหลายกรัมต่อกิโลกรัมของดินแห้ง ระดับสังกะสีที่เกิน 500 ppm ในดินจะขัดขวางความสามารถของพืชในการดูดซับโลหะที่จำเป็น อื่นๆ เช่น เหล็กและแมงกานีส มีการบันทึก ระดับสังกะสีที่ 2,000 ppm ถึง 180,000 ppm (18%) ในตัวอย่างดินบางตัวอย่าง[ 126 ]
แอปพลิเคชัน
การใช้งานหลักของสังกะสี ได้แก่ โดยมีเปอร์เซ็นต์ที่ระบุสำหรับสหรัฐอเมริกา[ 130 ]
- การชุบสังกะสี (55%)
- ทองเหลืองและทองสัมฤทธิ์ (16%)
- โลหะผสมอื่นๆ (21%)
- เบ็ดเตล็ด (8%)
ป้องกันการกัดกร่อนและแบตเตอรี่


สังกะสีมักใช้เป็นสาร ป้องกัน การกัดกร่อน[ 131 ]และการชุบสังกะสี (การเคลือบเหล็กหรือเหล็กกล้า ) เป็นรูปแบบที่คุ้นเคยมากที่สุด ในปี 2552 ในสหรัฐอเมริกา สังกะสี 55% หรือ 893,000 ตันถูกนำไปใช้ในการชุบสังกะสี[ 130 ]
สังกะสีมีปฏิกิริยามากกว่าเหล็กหรือเหล็กกล้า ดังนั้นจึงดึงดูดออกซิเดชันเฉพาะที่เกือบทั้งหมดจนกระทั่งถูกกัดกร่อนจนหมด[ 132 ]ชั้นผิวป้องกันของออกไซด์และคาร์บอเนต ( Zn ) (OH) (CO ) )เกิดขึ้นเมื่อสังกะสีเกิดการกัดกร่อน [ 133 ]การป้องกันนี้ยังคงอยู่แม้หลังจากชั้นสังกะสีถูกขูดขีด แต่จะเสื่อมลงตามกาลเวลาเมื่อสังกะสีถูกกัดกร่อน [ 133 ]สังกะสีถูกนำมาใช้โดยวิธีการทางเคมีไฟฟ้าหรือในรูปของสังกะสีหลอมเหลวโดยการชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนหรือการพ่น การชุบสังกะสีใช้กับรั้วตาข่ายเหล็ก ราวกั้น สะพานแขวน เสาไฟ หลังคาโลหะ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน และตัวถังรถยนต์ [ 134 ]
ปฏิกิริยาของสังกะสีและความสามารถในการดึงดูดออกซิเดชันทำให้สังกะสีเป็นแอโนดเสียสละ ที่มีประสิทธิภาพ ในการป้องกันการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้า (CP) ตัวอย่างเช่น การป้องกันการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าของท่อส่งที่ฝังอยู่ใต้ดินสามารถทำได้โดยการเชื่อมต่อแอโนดที่ทำจากสังกะสีเข้ากับท่อ[ 133 ]สังกะสีทำหน้าที่เป็นแอโนด (ขั้วลบ) โดยค่อยๆ ผุกร่อนไปเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านท่อเหล็ก[ 133 ] [ d ]สังกะสียังใช้ในการป้องกันการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้าสำหรับโลหะที่สัมผัสกับน้ำทะเล[ 135 ]แผ่นสังกะสีที่ติดอยู่กับหางเสือเหล็กของเรือจะค่อยๆ ผุกร่อนไปในขณะที่หางเสือยังคงอยู่[ 132 ]ในทำนองเดียวกัน ปลั๊กสังกะสีที่ติดอยู่กับใบพัดหรือแผ่นป้องกันโลหะสำหรับกระดูกงูของเรือจะให้การป้องกันชั่วคราว
ด้วยศักย์ไฟฟ้ามาตรฐาน (SEP) ที่ −0.76 โวลต์สังกะสีจึงถูกใช้เป็นวัสดุแอโนดสำหรับเซลล์ปฐมภูมิ (ลิเธียมที่มีปฏิกิริยามากกว่า (SEP −3.04 V) ถูกใช้เป็นแอโนดในแบตเตอรี่ลิเธียม ) สังกะสีผงถูกใช้ในลักษณะนี้ในแบตเตอรี่อัลคาไลน์และตัวเรือน (ซึ่งทำหน้าที่เป็นแอโนดด้วย) ของแบตเตอรี่สังกะสี-คาร์บอนนั้นทำจากแผ่นสังกะสี[ 136 ] [ 137 ]นอกจากนี้ยังมีความพยายามที่จะใช้สังกะสีเป็นวัสดุแอโนดในเซลล์ทุติยภูมิที่มีเคมีของเซลล์ที่เทียบเคียงได้ เช่น โดยใช้อิเล็กโทรไลต์ขั้นสูง[ 138 ]สังกะสีถูกใช้เป็นแอโนดหรือเชื้อเพลิงของแบตเตอรี่สังกะสี-อากาศ /เซลล์เชื้อเพลิง[ 139 ] [ 140 ] [ 141 ]แบตเตอรี่รีดอกซ์โฟลว์สังกะสี-ซีเรียม ยังอาศัยเซลล์ครึ่งลบที่ใช้สังกะสีเป็นหลัก[ 142 ]
โลหะผสม
โลหะผสมสังกะสีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือทองเหลือง ซึ่งทองแดงผสมกับสังกะสีในปริมาณตั้งแต่ 3% ถึง 45% ขึ้นอยู่กับชนิดของทองเหลือง[ 133 ]โดยทั่วไปแล้วทองเหลืองมีความเหนียวและแข็งแรงกว่าทองแดง และมีความต้านทานการกัดกร่อน ที่ เหนือ กว่า [ 133 ]คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้มีประโยชน์ในการใช้งานในอุปกรณ์สื่อสาร ฮาร์ดแวร์ เครื่องดนตรี และวาล์วน้ำ[ 133 ]

โลหะผสมสังกะสีอื่นๆ ที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่นิกเกิลซิลเวอร์ โลหะสำหรับเครื่องพิมพ์ดีด บัดกรีอ่อนและอะลูมิเนียมและบรอนซ์เชิงพาณิชย์[ 27 ]สังกะสียังใช้ในออร์แกนท่อสมัยใหม่เพื่อทดแทนโลหะผสมตะกั่ว/ดีบุกแบบดั้งเดิมในท่อ[ 143 ]โลหะผสมที่มีสังกะสี 85–88% ทองแดง 4–10% และอะลูมิเนียม 2–8% มีการใช้งานอย่างจำกัดในตลับลูกปืนเครื่องจักรบางประเภท สังกะสีเป็นโลหะหลักในเหรียญหนึ่งเซนต์ของอเมริกา (เพนนี) ตั้งแต่ปี 1982 [ 144 ]แกนสังกะสีถูกเคลือบด้วยทองแดงบางๆ เพื่อให้ดูเหมือนเหรียญทองแดง ในปี 1994 มีการใช้สังกะสี 33,200 ตัน (36,600 ตันสั้น)ในการผลิตเพนนี 13.6 พันล้านเหรียญในสหรัฐอเมริกา[ 145 ]
โลหะผสมสังกะสีที่มีทองแดง อะลูมิเนียม และแมกนีเซียมในปริมาณเล็กน้อยมีประโยชน์ในการหล่อแบบแม่พิมพ์และการหล่อแบบหมุนโดยเฉพาะในอุตสาหกรรมยานยนต์ ไฟฟ้า และฮาร์ดแวร์[ 27 ]โลหะผสมเหล่านี้วางจำหน่ายภายใต้ชื่อZamak [ 146 ]ตัวอย่างเช่นสังกะสีอะลูมิเนียมจุดหลอมเหลวต่ำและความหนืด ต่ำของโลหะผสมทำให้สามารถผลิตรูปทรงขนาด เล็กและซับซ้อนได้ อุณหภูมิการทำงานต่ำทำให้ผลิตภัณฑ์หล่อเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วและผลิตเพื่อประกอบได้อย่างรวดเร็ว[ 27 ] [ 147 ]โลหะผสมอีกชนิดหนึ่งที่วางจำหน่ายภายใต้ชื่อแบรนด์ Prestal ประกอบด้วยสังกะสี 78% และอะลูมิเนียม 22% และมีรายงานว่ามีความแข็งแรงเกือบเท่าเหล็กแต่มีความอ่อนตัวเหมือนพลาสติก[ 27 ] [ 148 ]คุณสมบัติความเป็นพลาสติกสูง ของโลหะผสม นี้ทำให้สามารถขึ้นรูปได้โดยใช้แม่พิมพ์ที่ทำจากเซรามิกและซีเมนต์[ 27 ]
โลหะผสมที่คล้ายกันซึ่งเติมตะกั่วในปริมาณเล็กน้อยสามารถรีดเย็นเป็นแผ่นได้ โลหะผสมสังกะสี 96% และอะลูมิเนียม 4% ใช้ในการทำแม่พิมพ์ปั๊มสำหรับงานผลิตจำนวนน้อยซึ่งแม่พิมพ์โลหะเหล็กจะมีราคาแพงเกินไป[ 149 ]สำหรับส่วนหน้าอาคาร หลังคา และการใช้งานอื่นๆ สำหรับแผ่นโลหะที่ขึ้นรูปโดยการดึงลึกการรีดหรือการดัด จะใช้ โลหะผสมสังกะสีกับไทเทเนียมและทองแดง[ 150 ]สังกะสีที่ไม่ผสมโลหะอื่นนั้นเปราะเกินไปสำหรับกระบวนการผลิตเหล่านี้[ 150 ]
เนื่องจากสังกะสีเป็นวัสดุที่มีความหนาแน่น ราคาไม่แพง และแปรรูปได้ง่าย จึงถูกนำมาใช้ แทน ตะกั่วเนื่องจากความกังวลเกี่ยวกับตะกั่วสังกะสีจึงถูกนำมาใช้ในตุ้มน้ำหนักสำหรับการใช้งานต่างๆ ตั้งแต่การตกปลา[ 151 ]ไปจนถึงการปรับสมดุลยางและล้อช่วยแรง[ 152 ]
แคดเมียมซิงค์เทลลูไรด์ (CZT) เป็น โลหะ ผสมกึ่งตัวนำที่สามารถแบ่งออกเป็นอาร์เรย์ของอุปกรณ์ตรวจจับขนาดเล็ก[ 153 ]อุปกรณ์เหล่านี้คล้ายกับวงจรรวมและสามารถตรวจจับพลังงานของโฟตอนรังสีแกมมา ที่เข้ามาได้ [ 153 ]เมื่ออยู่หลังหน้ากากดูดซับ อาร์เรย์เซ็นเซอร์ CZT สามารถกำหนดทิศทางของรังสีได้[ 153 ]
การใช้งานทางอุตสาหกรรมอื่นๆ

ประมาณหนึ่งในสี่ของผลผลิตสังกะสีทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาในปี 2552 ถูกนำไปใช้ในสารประกอบสังกะสี[ 130 ]ซึ่งหลากหลายชนิดถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรม สังกะสีออกไซด์ถูกใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นเม็ดสีขาวในสีทา และเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาในการผลิตยางเพื่อกระจายความร้อน สังกะสีออกไซด์ถูกใช้เพื่อปกป้องพอลิเมอร์ยางและพลาสติกจากรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) [ 134 ]คุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำของสังกะสีออกไซด์ทำให้มีประโยชน์ในวาริสเตอร์และผลิตภัณฑ์ถ่ายเอกสาร[ 154 ]วัฏจักรสังกะสี-สังกะสีออกไซด์เป็น กระบวนการ ทางเคมีเชิงความร้อน สองขั้น ตอนโดยใช้สังกะสีและสังกะสีออกไซด์สำหรับการผลิตไฮโดรเจน [ 155 ]
ซิงค์คลอไรด์มักถูกเติมลงในไม้แปรรูปเพื่อเป็นสารหน่วงไฟ[ 156 ]และบางครั้งก็ใช้เป็นสารกันบูดไม้[ 157 ]นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตสารเคมีอื่นๆ อีกด้วย[ 156 ]ซิงค์เมทิล ( Zn(CH ) ) ใช้ใน การสังเคราะห์สารอินทรีย์หลายชนิด[ 158 ] ซิงค์ซัลไฟด์(ZnS) ใช้ในเรืองแสงเช่น บนเข็มนาฬิกา จอเอ็กซ์เรย์และจอโทรทัศน์ และสีเรืองแสง[ 159 ] ผลึก ZnS ใช้ในเลเซอร์ที่ทำงานในอินฟราเรดของสเปกตรัม [ 160 ]ซิงค์ซัลเฟตเป็นสารเคมีในสีย้อมและเม็ดสี [ 156 ]ซิงค์ไพริไทโอนใช้ในสีกันตะไคร่น้ำ [ 161 ]
บางครั้งผงสังกะสีถูกใช้เป็นเชื้อเพลิงในจรวดจำลอง[ 162 ]เมื่อส่วนผสมที่อัดแน่นของผงสังกะสี 70% และ ผง กำมะถัน 30% ถูกจุดไฟ จะเกิดปฏิกิริยาเคมีที่รุนแรง[ 162 ]ซึ่งจะผลิตสังกะสีซัลไฟด์ พร้อมกับก๊าซร้อน ความร้อน และแสงจำนวนมาก[ 162 ]
แผ่นโลหะสังกะสีใช้เป็นวัสดุปิดคลุมที่ทนทานสำหรับหลังคา ผนัง และเคาน์เตอร์ ซึ่งมักพบเห็นได้ในร้านอาหารเล็กๆและบาร์หอยนางรมและเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องรูปลักษณ์แบบชนบทที่เกิดจาก การเกิด ออกซิเดชัน บนพื้นผิวเมื่อใช้งานจน กลายเป็นสีเทาอมฟ้าและมีความอ่อนไหวต่อรอยขีดข่วน[ 163 ] [ 164 ] [ 165 ] [ 166 ]
64Znซึ่งเป็นไอโซโทปที่พบมากที่สุดของสังกะสี มีความไวต่อการกระตุ้นด้วยนิวตรอน สูงมาก โดยจะถูกเปลี่ยนไปเป็น65 ซึ่ง เป็นสารกัมมันตรังสีที่มีกัมมันตรังสีสูงมากสังกะสี (Zn ) มีครึ่งชีวิต 244 วันและปล่อยรังสีแกมมา เข้มข้น ด้วยเหตุนี้ สังกะสีออกไซด์ที่ใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์เป็นสารป้องกันการกัดกร่อนจึงถูกใช้จนหมดไป64 วันZnก่อนใช้งาน เรียกว่าซิงค์ออกไซด์ที่พร่องด้วยเหตุผลเดียวกันนี้ สังกะสีจึงถูกเสนอให้เป็นวัสดุสำหรับทำให้อาวุธนิวเคลียร์ แข็งตัว ( โคบอลต์เป็นวัสดุสำหรับทำให้แข็งตัวอีกชนิดหนึ่งที่รู้จักกันดีกว่า) [ 167 ]ปลอกหุ้มของ64ที่เสริมไอโซโทปสังกะสี (Zn) จะถูกฉายรังสีด้วยฟลักซ์นิวตรอนพลังงานสูงที่รุนแรงจากการระเบิดของอาวุธเทอร์โมนิวเคลียร์ ทำให้เกิดสารประกอบ 65จำนวนมากZn เพิ่มกัมมันตภาพรังสี ของกัมมันตภาพรังสีของอาวุธอย่างมีนัยสำคัญ[ 167 ]ไม่เป็นที่ทราบกันว่าเคยมีการสร้าง ทดสอบ หรือใช้งานอาวุธดังกล่าวมาก่อน[ 167 ]
65Znถูกใช้เป็นตัวติดตามเพื่อศึกษาว่าโลหะผสมที่มีสังกะสีสึกหรออย่างไร หรือเส้นทางและบทบาทของสังกะสีในสิ่งมีชีวิต[ 168 ]
สารประกอบซิงค์ไดไทโอคาร์บาเมตใช้เป็นสารฆ่าเชื้อรา ทางการเกษตร ได้แก่ซิเนบเมทิแรม โพรพิเนบ และซิแรม[ 169 ]ซิงค์แนฟเทเนตใช้เป็นสารกันบูดไม้[ 170 ]ซิงค์ในรูปของZDDPใช้เป็นสารเติมแต่งป้องกันการสึกหรอสำหรับชิ้นส่วนโลหะในน้ำมันเครื่องยนต์[ 171 ]
เคมีอินทรีย์

เคมี ออร์กาโนซิงค์เป็นวิทยาศาสตร์ของสารประกอบที่มีพันธะคาร์บอน-ซิงค์ โดยอธิบายถึงคุณสมบัติทางกายภาพ การสังเคราะห์ และปฏิกิริยาเคมี สารประกอบออร์กาโนซิงค์หลายชนิดมีความสำคัญในเชิงพาณิชย์[ 173 ] [ 174 ] [ 175 ] [ 176 ]การใช้งานที่สำคัญ ได้แก่:
- ปฏิกิริยา Frankland-Duppa ซึ่งเอสเทอร์ออกซาเลต (ROCOCOOR) ทำปฏิกิริยากับแอลคิลเฮไลด์ R'X สังกะสี และกรดไฮโดรคลอริกเพื่อสร้างเอสเทอร์ α-ไฮดรอกซีคาร์บอกซิลิก RR'COHCOOR [ 177 ] [ 178 ]
- สารประกอบ ออร์กาโนซิงค์มีปฏิกิริยาคล้ายกับสารประกอบกรินยาร์ดแต่มีนิวคลีโอฟิลิกน้อยกว่ามาก อีกทั้งยังมีราคาแพงและจัดการได้ยาก โดยทั่วไปแล้ว สารประกอบออร์กาโนซิงค์จะทำปฏิกิริยาเติมแบบนิวคลีโอฟิลิกกับอิเล็กโทรไฟล์ เช่น อัล ดีไฮด์ซึ่งจะถูกรีดิวซ์เป็นแอลกอฮอล์สารประกอบไดออร์กาโนซิงค์ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ ได้แก่ไดเมทิลซิงค์ไดเอทิลซิงค์และไดฟีนิลซิงค์เช่นเดียวกับสารประกอบกรินยาร์ด สารประกอบออร์กาโนซิงค์มักผลิตจากสารตั้งต้นออร์กาโนโบรมีน
สังกะสีมีการใช้งานหลายอย่างในการเร่งปฏิกิริยาในการสังเคราะห์สารอินทรีย์ รวมถึงการสังเคราะห์แบบเอนันติโอซีเลคทีฟ เนื่องจากเป็นทางเลือกที่ราคาถูกและหาได้ง่ายแทนสารประกอบโลหะมีค่า ผลลัพธ์เชิงปริมาณ (ผลผลิตและส่วนเกินของเอนันติโอเมอร์ ) ที่ได้จากตัวเร่งปฏิกิริยาสังกะสีไครัลสามารถเทียบได้กับผลลัพธ์ที่ได้จากแพลเลเดียม รูทีเนียม อิริเดียม และอื่นๆ[ 179 ]
ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร


ในผลิตภัณฑ์เสริมอาหารวิตามินและ แร่ธาตุแบบเม็ดเดียวที่จำหน่ายทั่วไปส่วนใหญ่สังกะสีจะถูกรวมอยู่ในรูปแบบต่างๆ เช่นซิงค์ออกไซด์ ซิงค์ อะซิเตต ซิงค์ กลูโคเนตหรือซิงค์อะมิโนแอซิดคีเลต[ 180 ] [ 181 ]
โดยทั่วไป แนะนำให้เสริมสังกะสีในกรณีที่มีความเสี่ยงสูงต่อการขาดสังกะสี (เช่น ประเทศที่มีรายได้ต่ำและปานกลาง) เพื่อเป็นการป้องกัน[ 182 ]แม้ว่าซิงค์ซัลเฟตจะเป็นรูปแบบของสังกะสีที่ใช้กันทั่วไป แต่ซิงค์ซิเตรต กลูโคเนต และพิโคลิเนตก็อาจเป็นทางเลือกที่เหมาะสมเช่นกัน รูปแบบเหล่านี้ดูดซึมได้ดีกว่าซิงค์ออกไซด์[ 183 ]
โรคกระเพาะและลำไส้อักเสบ
สังกะสีเป็นส่วนประกอบที่ราคาไม่แพงและมีประสิทธิภาพในการรักษาอาการท้องเสียในเด็กในประเทศกำลังพัฒนา สังกะสีในร่างกายจะลดลงระหว่างที่มีอาการท้องเสีย และการเติมสังกะสีด้วยการรักษาเป็นเวลา 10-14 วันสามารถลดระยะเวลาและความรุนแรงของอาการท้องเสีย และอาจป้องกันการเกิดอาการซ้ำในอนาคตได้นานถึงสามเดือน[ 184 ]การอักเสบของกระเพาะและลำไส้จะลดลงอย่างมากเมื่อรับประทานสังกะสี อาจเป็นเพราะฤทธิ์ต้านจุลชีพโดยตรงของไอออนในทางเดินอาหารหรือโดยการดูดซึมสังกะสีและปล่อยออกมาจากเซลล์ภูมิคุ้มกัน ( เม็ดเลือดขาวชนิดแกรนูโลไซต์ ทั้งหมด หลั่งสังกะสี) หรือทั้งสองอย่าง[ 185 ] [ 186 ]
หวัดธรรมดา
ผลิตภัณฑ์เสริมสังกะสี (ส่วนใหญ่เป็นยาอมสังกะสีอะซิเตตหรือสังกะสีกลูโคเนต ) เป็นกลุ่มผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่ใช้กันทั่วไปเพื่อพยายามรักษาโรคหวัด[ 187 ]ไม่มีหลักฐานว่าการเสริมสังกะสีสามารถป้องกันโรคหวัดในประชากรทั่วไปได้ มีหลักฐานว่ายาอมสังกะสีที่มีส่วนประกอบที่เหมาะสมสามารถช่วยลดระยะเวลาของโรคหวัดได้ แต่ยังไม่มีรายงานผลกระทบนี้สำหรับยาเม็ดสังกะสีแบบรับประทานทั่วไป ผลข้างเคียงของผลิตภัณฑ์เสริมสังกะสีแบบรับประทานได้แก่ รสชาติไม่ดีและคลื่นไส้[ 187 ]
การ ใช้ สเปรย์พ่นจมูกที่มีสังกะสีเป็นส่วนประกอบทางจมูกมีความเกี่ยวข้องกับการสูญเสียการรับรู้กลิ่นดังนั้น ในเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2552 สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (USFDA) จึงได้เตือนผู้บริโภคให้หยุดใช้สังกะสีทางจมูก[ 187 ]
ไวรัสไรโนของมนุษย์ ซึ่ง เป็นเชื้อไวรัสที่ก่อโรคในมนุษย์ ได้บ่อยที่สุดเป็นสาเหตุหลักของโรคหวัด[ 188 ]กลไกการออกฤทธิ์ที่สันนิษฐาน ว่าสังกะสีช่วยลดความรุนแรงและ/หรือระยะเวลาของอาการหวัดคือการระงับ การอักเสบในจมูกและการยับยั้งการจับกับตัวรับของไวรัสไรโนและการจำลองแบบ ของไวรัสไรโน ในเยื่อบุจมูกโดยตรง[ 187 ]
น้ำหนักเพิ่มขึ้น
การขาดสังกะสีอาจนำไปสู่การเบื่ออาหาร[ 189 ]การใช้สังกะสีในการรักษาโรคเบื่ออาหารได้รับการสนับสนุนมาตั้งแต่ปี 1979 การทดลองทางคลินิกอย่างน้อย 15 ครั้งแสดงให้เห็นว่าสังกะสีช่วยเพิ่มน้ำหนักในผู้ป่วยโรคเบื่ออาหาร การทดลองในปี 1994 แสดงให้เห็นว่าสังกะสีช่วยเพิ่มอัตราการเพิ่มขึ้นของมวลร่างกายเป็นสองเท่าในการรักษาโรคเบื่ออาหาร การขาดสารอาหารอื่นๆ เช่น ไทโรซีน ทริปโตเฟน และไทอามีน อาจมีส่วนทำให้เกิดปรากฏการณ์ "ภาวะทุพโภชนาการที่เกิดจากภาวะทุพโภชนาการ" [ 190 ] การวิเคราะห์เมตาของการทดลองแทรกแซงเชิงคาดการณ์ 33 ครั้งเกี่ยวกับการเสริมสังกะสีและผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของเด็กในหลายประเทศแสดงให้เห็นว่าการเสริมสังกะสีเพียงอย่างเดียวมีผลอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติต่อการเจริญเติบโตเชิงเส้นและการเพิ่มน้ำหนักตัว ซึ่งบ่งชี้ว่าการขาดสารอาหารอื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้นไม่ได้เป็นสาเหตุของการเจริญเติบโตที่ชะงักงัน[ 191 ]
อื่น
ผู้ที่รับประทานอาหารเสริมสังกะสีอาจช่วยชะลอการลุกลามของโรคจอประสาทตาเสื่อมตามวัยได้ [ 192 ] อาหารเสริมสังกะสีเป็นวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพสำหรับ โรค อะโครเดอร์มาติส เอนเทอโรพาธิกาซึ่งเป็นโรคทางพันธุกรรมที่ส่งผลต่อการดูดซึมสังกะสี ซึ่งก่อนหน้านี้เป็นอันตรายถึงชีวิตสำหรับทารกที่ได้รับผลกระทบ[ 76 ]การขาดสังกะสีมีความเกี่ยวข้องกับโรคซึมเศร้าขั้นรุนแรง (MDD) และอาหารเสริมสังกะสีอาจเป็นวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพ[ 193 ]สังกะสีอาจช่วยให้บุคคลนอนหลับได้มากขึ้น[ 12 ]
การใช้เฉพาะที่
ผลิตภัณฑ์ซิงค์สำหรับทาภายนอก ได้แก่ ผลิตภัณฑ์ที่ใช้ทาบนผิวหนัง ซึ่งมักอยู่ในรูปของซิงค์ออกไซด์ซิงค์ออกไซด์ได้รับการยอมรับโดยทั่วไปจาก FDA ว่าปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ[ 194 ]และถือว่ามีความเสถียรต่อแสงสูง[ 195 ]ซิงค์ออกไซด์เป็นหนึ่งในส่วนผสมที่ออกฤทธิ์ที่พบได้บ่อยที่สุดในครีมกันแดดเพื่อบรรเทาอาการไหม้แดด [ 76 ] เมื่อทาบางๆ บริเวณผ้าอ้อมของทารก ( บริเวณฝีเย็บ ) ทุกครั้งที่เปลี่ยนผ้าอ้อม จะช่วยป้องกันผื่นผ้าอ้อม ได้ [ 76 ]
สังกะสีคีเลตใช้ในยาสีฟันและน้ำยาบ้วนปากเพื่อป้องกันกลิ่นปากสังกะสีซิเตรตช่วยลดการสะสมของหินปูน [ 196 ] [ 197 ]
ซิงค์ไพริไทโอนถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแชมพูเพื่อป้องกันรังแค[ 198 ]
สังกะสีเฉพาะที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถรักษาและยืดระยะเวลาการหายจากโรคเริมที่อวัยวะเพศ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ [ 199 ]
บทบาททางชีววิทยา
สังกะสีเป็นธาตุติดตาม ที่จำเป็น สำหรับมนุษย์[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]และสัตว์อื่นๆ[ 13 ]สำหรับพืช[ 14 ]และสำหรับจุลินทรีย์ [ 15 ]สังกะสีจำเป็นต่อการทำงานของเอนไซม์มากกว่า 300 ชนิดและปัจจัยการถอดรหัสมากกว่า 1,000 ชนิด [ 12 ] และถูกเก็บและถ่ายโอนในเมทัลโลไทโอนีน [ 200 ] [ 201 ] เป็นโลหะติดตามที่มีมากเป็นอันดับสองในมนุษย์รองจากเหล็ก และเป็นโลหะเพียงชนิดเดียวที่ปรากฏใน เอนไซม์ทุกประเภท[ 14 ] [ 12 ]
ในโปรตีน ไอออนสังกะสีมักจะประสานกับหมู่ข้างเคียงของกรดอะมิโน เช่นกรดแอสปาร์ติกกรดกลูตามิกซิสเทอีนและฮิสติดีนคำอธิบายเชิงทฤษฎีและการคำนวณเกี่ยวกับการจับสังกะสีในโปรตีน (รวมถึงโลหะทรานซิชันอื่นๆ) นั้นทำได้ยาก[ 202 ]
สังกะสีประมาณ2–4 กรัม [ 203 ]กระจายอยู่ทั่วร่างกายมนุษย์ สังกะสีส่วนใหญ่อยู่ในสมอง กล้ามเนื้อ กระดูก ไต และตับ โดยมีความเข้มข้นสูงสุดในต่อมลูกหมากและบางส่วนของดวงตา[ 204 ]น้ำอสุจิมีสังกะสีสูงเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญใน การทำงานของ ต่อมลูกหมากและการเจริญเติบโตของอวัยวะสืบพันธุ์[ 205 ]
การรักษาสมดุลของสังกะสีในร่างกายส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยลำไส้ ที่นี่ZIP4และโดยเฉพาะอย่างยิ่งTRPM7เชื่อมโยงกับการดูดซึมสังกะสีในลำไส้ซึ่งจำเป็นต่อการอยู่รอดหลังคลอด[ 206 ] [ 207 ]
ในมนุษย์ บทบาททางชีวภาพของสังกะสีมีอยู่ทั่วไป[ 16 ] [ 11 ] มันมีปฏิสัมพันธ์กับ " ลิแกนด์อินทรีย์หลากหลายชนิด" [ 16 ]และมีบทบาทในการเผาผลาญ RNA และ DNA การส่งสัญญาณและการแสดงออกของยีนนอกจากนี้ยังควบคุมอะพอพโทซิสการทบทวนในปี 2015 ระบุว่าโปรตีนของมนุษย์ประมาณ 10% (~3000) จับกับสังกะสี[ 208 ]นอกเหนือจากโปรตีนอีกหลายร้อยชนิดที่ขนส่งและเคลื่อนย้ายสังกะสี การศึกษา ในคอมพิวเตอร์ ที่คล้ายกัน ในพืชArabidopsis thalianaพบโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับสังกะสี 2367 ชนิด[ 14 ]
ในสมองสังกะสีจะถูกเก็บไว้ในถุงไซแนปส์ เฉพาะ โดยเซลล์ประสาทกลูตาเมอร์จิก และสามารถปรับเปลี่ยนความตื่นตัวของเซลล์ประสาทได้[ 11 ] [ 12 ] [ 209 ]มันมีบทบาทสำคัญในความยืดหยุ่นของไซแนปส์และการเรียนรู้[ 11 ] [ 210 ]การรักษาสมดุลของสังกะสียังมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการทำงานของระบบประสาทส่วนกลาง อีก ด้วย[ 11 ] [ 209 ] [ 12 ]เชื่อกันว่าการควบคุมสมดุลสังกะสีในระบบประสาทส่วนกลางที่ผิดปกติ ส่งผลให้ความเข้มข้นของสังกะสีในไซแนปส์สูงเกินไป ทำให้เกิดความเป็นพิษต่อ ระบบประสาทผ่านความเครียดออกซิเดชันของไมโทคอนเด รีย (เช่น โดยการรบกวนเอนไซม์บางชนิดที่เกี่ยวข้องกับห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนรวมถึงคอมเพล็กซ์ I คอมเพล็กซ์ IIIและα-ketoglutarate dehydrogenase ) การควบคุมสมดุลแคลเซียมที่ผิดปกติความเป็นพิษ ต่อเซลล์ประสาทกลูตาเม ตและการรบกวนการส่งสัญญาณ ภายในเซลล์ประสาท [ 11 ] [ 211 ] L- และ D-histidine ช่วยอำนวยความสะดวกในการดูดซึมสังกะสีเข้าสู่สมอง[ 212 ] SLC30A3 เป็น ตัวขนส่งสังกะสีหลักที่เกี่ยวข้องกับสมดุลสังกะสีในสมอง[ 11 ]
เอนไซม์


สังกะสีเป็นกรดลูอิส ที่มีประสิทธิภาพ ทำให้เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีประโยชน์ในปฏิกิริยาไฮดรอกซิเลชันและปฏิกิริยาเอนไซม์อื่นๆ[ 213 ]โลหะนี้ยังมีรูปทรงเรขาคณิตการประสานงาน ที่ยืดหยุ่น ซึ่งช่วยให้โปรตีนที่ใช้สังกะสีสามารถเปลี่ยนโครงสร้าง ได้อย่างรวดเร็ว เพื่อดำเนินการปฏิกิริยาทางชีวภาพ[ 214 ]ตัวอย่างของเอนไซม์ที่มีสังกะสีสองชนิด ได้แก่ คาร์บอนิกแอนไฮดราสและคาร์บอกซีเปปติเดสซึ่งมีความสำคัญต่อกระบวนการของคาร์บอนไดออกไซด์ ( CO₂) ) การควบคุมและการย่อยโปรตีนตามลำดับ [ 215 ]
ในเลือดของสัตว์มีกระดูกสันหลัง เอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮดราสจะเปลี่ยนCO2 ให้เป็นสารอื่นเปลี่ยนไบคาร์บอเนตเป็น CO2 และเอนไซม์ตัวเดียวกันนี้จะเปลี่ยนไบคาร์บอเนตกลับไปเป็นCO2สำหรับการหายใจออกผ่านปอด [ 216 ]หากไม่มีเอนไซม์นี้ การแปลงนี้จะเกิดขึ้นช้าลงประมาณหนึ่งล้านเท่า [ 217 ]ที่ค่า pHที่ 7 หรือจะต้องใช้ค่า pH 10 ขึ้นไป [ 218 ]เอนไซม์ β-คาร์บอนิกแอนไฮดราสที่ไม่เกี่ยวข้องนี้จำเป็นในพืชสำหรับการสร้างใบ การสังเคราะห์กรดอินโดลอะซิติก(ออกซิน) และหมักแอลกอฮอล์ [ 219 ]
คาร์บอกซีเปปติเดสจะตัดพันธะเปปไทด์ระหว่างการย่อยโปรตีนพันธะโคเวเลนต์แบบ โคออร์ดิเนต จะเกิดขึ้นระหว่างเปปไทด์ปลายสุดกับหมู่ C=O ที่ติดอยู่กับสังกะสี ซึ่งทำให้คาร์บอนมีประจุบวก สิ่งนี้ช่วยสร้าง ช่อง ไฮโดรโฟบิกบนเอนไซม์ใกล้กับสังกะสี ซึ่งดึงดูดส่วนที่ไม่เป็นขั้วของโปรตีนที่กำลังถูกย่อย[ 215 ]
การส่งสัญญาณ
สังกะสีได้รับการยอมรับว่าเป็นสารสื่อสารที่สามารถกระตุ้นเส้นทางการส่งสัญญาณได้ เส้นทางเหล่านี้หลายเส้นทางเป็นแรงผลักดันในการเจริญเติบโตของมะเร็งที่ผิดปกติ และสามารถกำหนดเป้าหมายได้ผ่านทาง ตัว ขนส่งZIP [ 220 ]
โปรตีนอื่นๆ
สังกะสีมีบทบาทเชิงโครงสร้างอย่างเดียวในนิ้วสังกะสีการบิด และคลัสเตอร์[ 221 ]นิ้วสังกะสีเป็นส่วนหนึ่งของปัจจัยการถอดรหัส บางชนิด ซึ่งเป็นโปรตีนที่จดจำลำดับเบสของ DNAในระหว่างการจำลองและการถอดรหัสของDNAแต่ละนิ้วสังกะสี 9 หรือ 10 นิ้วไอออนในนิ้วสังกะสีช่วยรักษาโครงสร้างของนิ้วโดยการจับกับกรดอะมิโน สี่ตัว ในปัจจัยการถอดรหัส อย่างประสานงานกัน [ 217 ]
ในพลาสมาของเลือดสังกะสีจะถูกจับและขนส่งโดยอัลบูมิน (60% ความสัมพันธ์ต่ำ) และทรานสเฟอร์ริน (10%) [ 203 ]เนื่องจากทรานสเฟอร์รินยังขนส่งเหล็กด้วย เหล็กที่มากเกินไปจะลดการดูดซึมสังกะสี และในทางกลับกัน ความขัดแย้งที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นกับทองแดง[ 222 ]ความเข้มข้นของสังกะสีในพลาสมาของเลือดจะคงที่ค่อนข้างคงที่โดยไม่คำนึงถึงการบริโภคสังกะสี[ 213 ]เซลล์ในต่อมน้ำลาย ต่อมลูกหมาก ระบบภูมิคุ้มกัน และลำไส้ใช้การส่งสัญญาณสังกะสีเพื่อสื่อสารกับเซลล์อื่นๆ[ 223 ]
สังกะสีอาจถูกกักเก็บไว้ใน แหล่งสำรอง เมทัลโลไทโอนีนภายในจุลินทรีย์หรือในลำไส้หรือตับของสัตว์[ 224 ]เมทัลโลไทโอนีนในเซลล์ลำไส้สามารถปรับการดูดซึมสังกะสีได้ 15–40% [ 225 ]อย่างไรก็ตาม การบริโภคสังกะสีที่ไม่เพียงพอหรือมากเกินไปอาจเป็นอันตรายได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสังกะสีที่มากเกินไปจะทำให้การดูดซึมทองแดงลดลง เนื่องจากเมทัลโลไทโอนีนสามารถดูดซึมโลหะทั้งสองชนิดได้[ 226 ]
ตัวขนส่งโดปามีนของมนุษย์มีไซต์จับสังกะสีภายนอกเซลล์ที่มีความสัมพันธ์สูงซึ่งเมื่อจับสังกะสีแล้ว จะยับยั้งการดูด ซึมโดปามีนกลับ และเพิ่มการไหลออกของโดปามีนที่เกิดจากแอมเฟตามีนในหลอดทดลอง [ 227 ] [ 228 ] [ 229 ] ตัวขนส่งเซโรโทนินและตัวขนส่งนอร์เอพิเนฟรินของมนุษย์ไม่มีไซต์จับสังกะสี[ 229 ]โปรตีนจับแคลเซียมEF-handบางชนิดเช่นS100หรือNCS-1ก็สามารถจับไอออนสังกะสีได้เช่นกัน[ 230 ]
โภชนาการ
คำแนะนำด้านโภชนาการ
สถาบันการแพทย์แห่งสหรัฐอเมริกา (IOM) ได้ปรับปรุงค่าประมาณความต้องการเฉลี่ย (EARs) และปริมาณสารอาหารที่แนะนำให้บริโภคต่อวัน (RDAs) สำหรับสังกะสีในปี 2544 ปัจจุบัน EARs สำหรับสังกะสีสำหรับผู้หญิงและผู้ชายอายุ 14 ปีขึ้นไปคือ 6.8 และ 9.4 มิลลิกรัมต่อวัน ตามลำดับ ส่วน RDA คือ 8 และ 11 มิลลิกรัมต่อวัน RDA มีค่าสูงกว่า EARs เพื่อระบุปริมาณที่ครอบคลุมผู้ที่มีความต้องการสูงกว่าค่าเฉลี่ย RDA สำหรับหญิงตั้งครรภ์คือ 11 มิลลิกรัมต่อวัน RDA สำหรับหญิงให้นมบุตรคือ 12 มิลลิกรัมต่อวัน สำหรับทารกอายุไม่เกิน 12 เดือน RDA คือ 3 มิลลิกรัมต่อวัน สำหรับเด็กอายุ 1-13 ปี RDA จะเพิ่มขึ้นตามอายุจาก 3 เป็น 8 มิลลิกรัมต่อวัน สำหรับด้านความปลอดภัย IOM กำหนดระดับปริมาณสูงสุดที่ยอมรับได้ (ULs) สำหรับวิตามินและแร่ธาตุเมื่อมีหลักฐานเพียงพอ ในกรณีของสังกะสี UL สำหรับผู้ใหญ่คือ 40 มิลลิกรัมต่อวัน ซึ่งรวมทั้งจากอาหารและอาหารเสริม (ต่ำกว่าสำหรับเด็ก) โดยรวมแล้ว EAR, RDA, AI และ UL จะถูกเรียกว่าปริมาณสารอาหารอ้างอิง (DRIs) [ 213 ]
หน่วยงานความปลอดภัยด้านอาหารแห่งยุโรป (EFSA) อ้างถึงชุดข้อมูลโดยรวมว่าคือค่าอ้างอิงทางโภชนาการ (Dietary Reference Values) โดยใช้ปริมาณอ้างอิงสำหรับประชากร (Population Reference Intake หรือ PRI) แทน RDA และปริมาณความต้องการเฉลี่ย (Average Requirement หรือ AI) แทน EAR AI และ UL ถูกกำหนดไว้เหมือนกับในสหรัฐอเมริกา สำหรับผู้ที่มีอายุ 18 ปีขึ้นไป การคำนวณ PRI นั้นซับซ้อน เนื่องจาก EFSA ได้กำหนดค่าที่สูงขึ้นเรื่อยๆ ตาม ปริมาณ ไฟเตตในอาหารที่เพิ่มขึ้น สำหรับผู้หญิง ค่า PRI จะเพิ่มขึ้นจาก 7.5 เป็น 12.7 มก./วัน เมื่อปริมาณไฟเตตที่รับประทานเพิ่มขึ้นจาก 300 เป็น 1200 มก./วัน สำหรับผู้ชาย ช่วงค่าจะอยู่ที่ 9.4 ถึง 16.3 มก./วัน ค่า PRI เหล่านี้สูงกว่า RDA ของสหรัฐอเมริกา[ 231 ] EFSA ได้ทบทวนคำถามด้านความปลอดภัยเดียวกันนี้และกำหนดค่า UL ไว้ที่ 25 มก./วัน ซึ่งต่ำกว่าค่าของสหรัฐอเมริกามาก[ 232 ]
สำหรับการติดฉลากอาหารและผลิตภัณฑ์เสริมอาหารของสหรัฐอเมริกา ปริมาณในหนึ่งหน่วยบริโภคจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของปริมาณที่แนะนำต่อวัน (%DV) สำหรับการติดฉลากสังกะสี 100% ของปริมาณที่แนะนำต่อวันคือ 15 มิลลิกรัม แต่เมื่อวันที่ 27 พฤษภาคม 2559 ได้มีการแก้ไขเป็น 11 มิลลิกรัม[ 233 ] [ 234 ]ตารางแสดงปริมาณที่แนะนำต่อวันสำหรับผู้ใหญ่ทั้งแบบเก่าและแบบใหม่มีให้ดูที่ปริมาณอ้างอิงที่ควรได้รับต่อวัน
การรับประทานอาหาร

ผลิตภัณฑ์จากสัตว์ เช่น เนื้อสัตว์ ปลา หอย สัตว์ปีก ไข่ และผลิตภัณฑ์นม มีสังกะสี ความเข้มข้นของสังกะสีในพืชจะแตกต่างกันไปตามระดับในดิน หากมีสังกะสีในดินเพียงพอ พืชอาหารที่มีสังกะสีมากที่สุดคือข้าวสาลี (จมูกข้าวและรำข้าว) และเมล็ดพืชต่างๆ รวมถึงงาฝิ่นอัลฟัลฟาขึ้นฉ่ายและมัสตาร์ด [ 235 ]นอกจากนี้ยังพบสังกะสีในถั่วต่างๆ ถั่วเปลือกแข็งอัลมอนด์ธัญพืช ไม่ ขัดสีเมล็ดฟักทองเมล็ดทานตะวันและลูกเกดดำ[ 236 ]
แหล่งอื่นๆ ได้แก่อาหารเสริมและผลิตภัณฑ์เสริมอาหารในรูปแบบต่างๆ การทบทวนในปี 1998 สรุปว่าซิงค์ออกไซด์ ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่พบได้บ่อยที่สุดในสหรัฐอเมริกา และซิงค์คาร์บอเนตนั้นแทบจะไม่ละลายและดูดซึมได้ไม่ดีในร่างกาย[ 237 ]การทบทวนนี้อ้างถึงการศึกษาที่พบว่าความเข้มข้นของซิงค์ในพลาสมาต่ำกว่าในผู้ที่บริโภคซิงค์ออกไซด์และซิงค์คาร์บอเนตเมื่อเทียบกับผู้ที่รับประทานซิงค์อะซิเตตและเกลือซัลเฟต[ 237 ]อย่างไรก็ตาม สำหรับการเสริมสารอาหาร การทบทวนในปี 2003 แนะนำซีเรียล (ที่มีซิงค์ออกไซด์) เป็นแหล่งที่ราคาถูกและเสถียรซึ่งดูดซึมได้ง่ายเช่นเดียวกับรูปแบบที่มีราคาแพงกว่า[ 238 ]การศึกษาในปี 2005 พบว่าสารประกอบต่างๆ ของซิงค์ รวมถึงออกไซด์และซัลเฟต ไม่แสดงความแตกต่างทางสถิติอย่างมีนัยสำคัญในการดูดซึมเมื่อเติมเป็นสารเสริมในตอร์ติญาข้าวโพด[ 239 ]
ความขาดแคลน
ประชากรเกือบสองพันล้านคนในประเทศกำลังพัฒนาขาดสังกะสี กลุ่มเสี่ยง ได้แก่ เด็กในประเทศกำลังพัฒนาและผู้สูงอายุที่มีโรคเรื้อรัง[ 19 ]ในเด็ก การขาดสังกะสีทำให้เกิดการติดเชื้อและท้องเสียเพิ่มขึ้น และเป็นสาเหตุการเสียชีวิตของเด็กประมาณ 800,000 คนทั่วโลกต่อปี[ 16 ]องค์การอนามัยโลกสนับสนุนการเสริมสังกะสีสำหรับภาวะทุพโภชนาการอย่างรุนแรงและท้องเสีย[ 240 ]อาหารเสริมสังกะสีช่วยป้องกันโรคและลดอัตราการเสียชีวิต โดยเฉพาะในเด็กที่มีน้ำหนักแรกเกิดต่ำหรือเจริญเติบโตช้า[ 240 ]อย่างไรก็ตาม ไม่ควรให้ยาเสริมสังกะสีเพียงอย่างเดียว เนื่องจากหลายคนในประเทศกำลังพัฒนามีภาวะขาดสารอาหารหลายชนิด และสังกะสีมีปฏิกิริยากับสารอาหารรองอื่นๆ[ 241 ]แม้ว่าการขาดสังกะสีมักเกิดจากการรับประทานอาหารไม่เพียงพอ แต่ก็อาจเกี่ยวข้องกับการดูดซึมสาร อาหารบกพร่อง โรคผิวหนังอักเสบ จากลำไส้โรคตับเรื้อรัง โรคไตเรื้อรัง โรค โลหิตจางชนิด เคียวโรคเบาหวานโรคมะเร็งและโรคเรื้อรังอื่นๆ[ 19 ]
ในสหรัฐอเมริกา การสำรวจการบริโภคอาหารของรัฐบาลกลางพบว่า สำหรับผู้หญิงและผู้ชายที่มีอายุมากกว่า 19 ปี การบริโภคโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 9.7 และ 14.2 มิลลิกรัมต่อวัน ตามลำดับ สำหรับผู้หญิง 17% บริโภคน้อยกว่า EAR และสำหรับผู้ชาย 11% เปอร์เซ็นต์ที่บริโภคน้อยกว่า EAR เพิ่มขึ้นตามอายุ[ 242 ]การอัปเดตล่าสุดของการสำรวจที่เผยแพร่ (NHANES 2013–2014) รายงานค่าเฉลี่ยที่ต่ำกว่า คือ 9.3 และ 13.2 มิลลิกรัมต่อวัน โดยการบริโภคลดลงตามอายุเช่นกัน[ 243 ]
อาการของภาวะขาดสังกะสีเล็กน้อยมีหลากหลาย[ 213 ]ผลลัพธ์ทางคลินิก ได้แก่ การเจริญเติบโตที่ลดลง ท้องเสีย สมรรถภาพทางเพศลดลง และการเจริญเติบโตทางเพศล่าช้า ผมร่วง รอย โรคที่ตาและผิวหนัง ความอยากอาหารลดลง การรับรู้เปลี่ยนแปลงไป การทำงานของระบบภูมิคุ้มกันบกพร่อง ความบกพร่องในการใช้คาร์โบไฮเดรต และความผิดปกติของระบบสืบพันธุ์[ 213 ]การขาดสังกะสีทำให้ภูมิคุ้มกันลดลง[ 244 ]แต่สังกะสีที่มากเกินไปก็ทำให้ภูมิคุ้มกันลดลงเช่นกัน[ 203 ]
แม้จะมีข้อกังวลอยู่บ้าง[ 245 ]มังสวิรัติและวีแกนชาวตะวันตกไม่ได้ประสบปัญหาการขาดสังกะสีอย่างชัดเจนมากกว่าผู้ที่กินเนื้อสัตว์[ 246 ]แหล่งสังกะสีจากพืชที่สำคัญ ได้แก่ ถั่วแห้งปรุงสุก ผักทะเล ซีเรียลเสริมสังกะสี ผลิตภัณฑ์จากถั่วเหลือง ถั่วต่างๆ ถั่วลันเตา และเมล็ดพืช[ 245 ]อย่างไรก็ตามไฟเตตในธัญพืชและใยอาหารหลายชนิดอาจรบกวนการดูดซึมสังกะสี และการบริโภคสังกะสีในปริมาณน้อยมีผลกระทบที่ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ ไฟเตตซึ่งเป็นสารคีเลตสังกะสีที่พบในเมล็ดพืชและรำธัญพืช สามารถทำให้เกิดการดูดซึมสังกะสีได้ไม่ดี[ 19 ] มีหลักฐานบางอย่างที่บ่งชี้ว่าผู้ที่มีอาหารที่มีไฟเตตสูง เช่น มังสวิรัติบางกลุ่ม อาจต้องการสังกะสีมากกว่าปริมาณที่แนะนำต่อวันของสหรัฐอเมริกา (8 มก./วัน สำหรับผู้หญิงวัยผู้ใหญ่; 11 มก./วัน สำหรับผู้ชายวัยผู้ใหญ่) [ 245 ] แนวทาง ขององค์การความปลอดภัยด้านอาหารแห่งยุโรป (EFSA) พยายามชดเชยสิ่งนี้โดยแนะนำให้บริโภคสังกะสีในปริมาณที่สูงขึ้นเมื่อบริโภคไฟเตตในอาหารมากขึ้น[ 231 ]การพิจารณาเหล่านี้ต้องสมดุลกับความขาดแคลนของไบโอมาร์กเกอร์ สังกะสีที่เพียงพอ และตัวบ่งชี้ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด คือ สังกะสีในพลาสมา มีความไวและความจำเพาะต่ำ[ 247 ]
การฟื้นฟูสภาพดิน
พืชสกุลCalluna , EricaและVaccinium สามารถเจริญเติบโตได้ในดินที่มีโลหะสังกะสี เนื่องจาก เชื้อราไมคอร์ไรซา ชนิดอีริคอย ด์จะป้องกันการเคลื่อนย้ายของไอออนที่เป็นพิษ[ 248 ]
เกษตรกรรม
การขาดสังกะสีดูเหมือนจะเป็นการขาดธาตุอาหารรองที่พบบ่อยที่สุดในพืชผล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในดินที่มีค่า pH สูง[ 249 ]ดินที่ขาดสังกะสีถูกใช้ในการเพาะปลูกในพื้นที่เพาะปลูกประมาณครึ่งหนึ่งของตุรกีและอินเดีย หนึ่งในสามของจีน และส่วนใหญ่ของออสเตรเลียตะวันตก มีรายงานการตอบสนองอย่างมากต่อการใส่ปุ๋ยสังกะสีในพื้นที่เหล่านี้[ 14 ]พืชที่เติบโตในดินที่ขาดสังกะสีจะอ่อนแอต่อโรคได้ง่ายกว่า สังกะสีถูกเติมลงในดินเป็นหลักผ่านการผุพังของหิน แต่มนุษย์ได้เติมสังกะสีผ่านการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล ของเสียจากเหมือง ปุ๋ยฟอสเฟต สารกำจัดศัตรูพืช ( สังกะสีฟอสไฟด์ ) หินปูน ปุ๋ยคอก กากตะกอนจากสิ่งปฏิกูล และอนุภาคจากพื้นผิวชุบสังกะสี สังกะสีส่วนเกินเป็นพิษต่อพืช แม้ว่าความเป็นพิษของสังกะสีจะแพร่หลายน้อยกว่ามาก[ 14 ]
ข้อควรระวัง
ความเป็นพิษ
แม้ว่าสังกะสีจะเป็นสิ่งจำเป็นต่อสุขภาพที่ดี แต่สังกะสีที่มากเกินไปอาจเป็นอันตรายได้ การดูดซึมสังกะสีมากเกินไปจะยับยั้งการดูดซึมทองแดงและเหล็ก[ 226 ]ไอออนสังกะสีอิสระในสารละลายเป็นพิษอย่างมากต่อพืช สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง และแม้แต่ปลาที่มีกระดูกสันหลัง[ 250 ]แบบจำลองกิจกรรมไอออนอิสระได้รับการยอมรับอย่างดีในเอกสารทางวิชาการ และแสดงให้เห็นว่า ไอออนอิสระในปริมาณ ไมโครโมลาร์ เพียงเล็กน้อย ก็สามารถฆ่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดได้ ตัวอย่างล่าสุดแสดงให้เห็นว่าไอออนอิสระ 6 ไมโครโมลาร์สามารถฆ่าDaphnia ได้ถึง 93% ในน้ำ[ 251 ]
ไอออนสังกะสีอิสระเป็นกรดลูอิส ที่ทรงพลัง จนถึงขั้นกัดกร่อนได้ กรด ในกระเพาะอาหารประกอบด้วยกรดไฮโดรคลอริก ซึ่งสังกะสีโลหะละลายได้ง่ายและให้สังกะสีคลอไรด์ที่กัดกร่อน การกลืนเหรียญหนึ่งเซนต์ ของอเมริกาหลังปี 1982 (สังกะสี 97.5%) อาจทำให้เยื่อบุผนังกระเพาะอาหารเสียหายได้เนื่องจากไอออนสังกะสีละลายได้ดีในกระเพาะอาหารที่เป็นกรด[ 252 ]
หลักฐานแสดงให้เห็นว่าผู้ที่รับประทาน สังกะสี 100–300 มิลลิกรัมต่อวันอาจประสบภาวะขาดทองแดง ได้ การทดลองในปี 2007 พบว่าผู้สูงอายุชายที่รับประทานสังกะสี 80 มิลลิกรัมต่อวันเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาลเนื่องจากภาวะแทรกซ้อนทางระบบทางเดินปัสสาวะบ่อยกว่าผู้ที่รับประทานยาหลอก[ 253 ]ระดับสังกะสี 100–300 มิลลิกรัมอาจรบกวนการใช้ทองแดงและเหล็ก หรือส่งผลเสียต่อคอเลสเตอรอล[ 226 ]สังกะสีที่เกิน 500 ppm ในดินจะรบกวนการดูดซึมโลหะที่จำเป็นอื่นๆ ของพืช เช่น เหล็กและแมงกานีส[ 126 ]อาการที่เรียกว่าอาการสั่นจากสังกะสีหรือ "หนาวสั่นจากสังกะสี" อาจเกิดขึ้นได้จากการสูดดมควันสังกะสีขณะบัดกรีหรือเชื่อมวัสดุชุบสังกะสี[ 159 ]สังกะสีเป็นส่วนประกอบทั่วไปของ ครีม สำหรับฟันปลอมซึ่งอาจมีสังกะสีระหว่าง 17 ถึง 38 มิลลิกรัมต่อกรัม มีการอ้างว่าการใช้ผลิตภัณฑ์เหล่านี้มากเกินไปอาจทำให้เกิดความพิการหรือถึงขั้นเสียชีวิตได้[ 254 ]
สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา(FDA) ระบุว่าสังกะสีทำลายตัวรับประสาทในจมูก ทำให้เกิดภาวะสูญ เสียการรับกลิ่น รายงานเกี่ยวกับภาวะสูญเสียการรับกลิ่นยังพบเห็นได้ในทศวรรษ 1930 เมื่อมีการใช้สารเตรียมสังกะสีในความพยายามที่ไม่ประสบผลสำเร็จในการป้องกันการติดเชื้อโปลิโอ[ 255 ]เมื่อวันที่ 16 มิถุนายน 2552 FDA ได้สั่งให้ถอนผลิตภัณฑ์แก้หวัดพ่นจมูกที่มีส่วนผสมของสังกะสีออกจากชั้นวางสินค้า FDA กล่าวว่าการสูญเสียการรับกลิ่นอาจเป็นอันตรายถึงชีวิตได้ เนื่องจากผู้ที่มีการรับกลิ่นบกพร่องไม่สามารถตรวจจับก๊าซรั่วหรือควัน และไม่สามารถบอกได้ว่าอาหารเน่าเสียหรือไม่ก่อนที่จะรับประทาน[ 256 ]
งานวิจัยล่าสุดชี้ให้เห็นว่าซิงค์ไพริไทโอนซึ่งเป็นสารต้านจุลชีพเฉพาะ ที่ เป็นตัวกระตุ้นการตอบสนองต่อ ความร้อนที่ รุนแรง ซึ่งอาจทำให้ความสมบูรณ์ของจีโนมเสียหายได้ด้วยการเหนี่ยวนำให้เกิดวิกฤตพลังงานที่ขึ้นอยู่กับPARP ใน เซลล์เคราติโนไซต์และเมลาโนไซต์ของ มนุษย์ที่เพาะเลี้ยง [ 257 ]
การวางยาพิษ
ในปี พ.ศ. 2525 โรงกษาปณ์สหรัฐฯเริ่มผลิตเหรียญเพนนีเคลือบทองแดงแต่มีส่วนประกอบหลักเป็นสังกะสี เหรียญเพนนีสังกะสีก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อภาวะเป็นพิษจากสังกะสี ซึ่งอาจถึงแก่ชีวิตได้ มีรายงานกรณีหนึ่งที่ผู้ป่วยรับประทานเหรียญเพนนี 425 เหรียญ ( สังกะสีมากกว่า 1 กิโลกรัม) เป็นเวลานานจนเสียชีวิตเนื่องจากการติดเชื้อ แบคทีเรียและเชื้อราในระบบทางเดินอาหาร ผู้ป่วยอีกรายที่รับประทาน สังกะสี12 กรัม มีอาการเพียง ง่วงซึมและเสียการทรงตัว (ขาดการประสานงานของกล้ามเนื้ออย่างเห็นได้ชัด) [ 258 ]มีรายงานกรณีอื่นๆ อีกหลายกรณีที่มนุษย์ได้รับพิษจากสังกะสีจากการรับประทานเหรียญสังกะสี[ 259 ] [ 260 ]
บางครั้งสุนัขอาจกลืนเหรียญเพนนีและเหรียญเล็ก ๆ เข้าไป ซึ่งจำเป็นต้องให้สัตวแพทย์นำสิ่งแปลกปลอมออก ปริมาณสังกะสีในเหรียญบางชนิดอาจทำให้เกิดพิษจากสังกะสี ซึ่งมักเป็นอันตรายถึงชีวิตในสุนัขเนื่องจากภาวะโลหิตจางจากเม็ดเลือดแดงแตก อย่างรุนแรง และความเสียหายต่อตับหรือไต อาการที่อาจเกิดขึ้นได้คืออาเจียนและท้องเสีย[ 261 ]สังกะสีเป็นพิษอย่างมากในนกแก้วและการเป็นพิษมักถึงแก่ชีวิตได้[ 262 ]การบริโภคน้ำผลไม้ที่เก็บไว้ในกระป๋องชุบสังกะสีส่งผลให้เกิดการเป็นพิษจากสังกะสีในนกแก้วจำนวนมาก[ 76 ]
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ↑การขยายตัวทางความร้อนของสังกะสีเป็นแบบแอนไอโซโทรปิกสัมประสิทธิ์สำหรับแต่ละแกนผลึกคือ (ที่ 20 °C): α = 13.06 × 10 −6 /K, α = 64.12 × 10 −6 /K และ α = α /3 = 30.08 × 10 −6 /K.
- ↑ธาตุเหล่านี้มาจากหมู่โลหะที่แตกต่างกัน ดูตารางธาตุประกอบ
- ↑ เรือของบริษัท อีสต์อินเดียที่บรรทุกโลหะสังกะสีบริสุทธิ์เกือบทั้งหมดจากตะวันออก จมลงนอกชายฝั่งสวีเดนในปี 1745 ( Emsley 2001 , หน้า 502)
- ↑กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านระหว่างสังกะสีและเหล็กตามธรรมชาติ แต่ในบางกรณีจะใช้ขั้วบวกเฉื่อยร่วมกับแหล่งจ่ายไฟ DC ภายนอก
บรรณานุกรม
- แชมเบอร์ส, วิลเลียม และ โรเบิร์ต (1901). สารานุกรมแชมเบอร์ส: พจนานุกรมความรู้สากล ( ฉบับปรับปรุง). ลอนดอนและเอดินบะระ: บริษัท เจ.บี. ลิปปินคอตต์
- Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A.; Bochmann, Manfred (1999). เคมีอนินทรีย์ขั้นสูง ( ฉบับที่ 6). นิวยอร์ก: John Wiley & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-19957-1.
- David R. Lide, บรรณาธิการ (2006). คู่มือเคมีและฟิสิกส์ ( ฉบับที่ 87). โบคา ราตัน, ฟลอริดา: CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 978-0-8493-0487-3.
- เอมสลีย์, จอห์น (2001). "สังกะสี" . องค์ประกอบพื้นฐานของธรรมชาติ: คู่มือธาตุ AZ . อ็อกซ์ฟอร์ด, อังกฤษ, สหราชอาณาจักร: สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด. หน้า499–505 . ISBN 978-0-19-850340-8.
- กรีนวูด, เอ็นเอ็น; เอิร์นชอว์, เอ. (1997). เคมีของธาตุ ( ฉบับที่ 2). อ็อกซ์ฟอร์ด: บัตเตอร์เวิร์ธ-ไฮเนมันน์. ISBN 978-0-7506-3365-9.
- ไฮเซอร์แมน, เดวิด แอล. (1992). "ธาตุที่ 30: สังกะสี" . การสำรวจธาตุเคมีและสารประกอบของธาตุ . นิวยอร์ก: TAB Books. ISBN 978-0-8306-3018-9.
- เลห์โต, อาร์เอส (1968). "สังกะสี"ใน คลิฟฟอร์ด เอ. แฮมเพล (บรรณาธิการ). สารานุกรมธาตุเคมี . นิวยอร์ก: ไรน์โฮลด์ บุ๊ค คอร์ปอเรชั่น. หน้า822–830 . ISBN 978-0-442-15598-8. ลคซีเอ็น68-29938 .
- สเวิร์ตก้า, อัลเบิร์ต (1998). "สังกะสี"คู่มือธาตุ (ฉบับปรับปรุง ). สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด. ISBN 978-0-19-508083-4.
- วีคส์, แมรี เอลวิรา (1933). "III. โลหะบางชนิดในศตวรรษที่สิบแปด". การค้นพบธาตุ . อีสตัน, เพนซิลเวเนีย: วารสารการศึกษาเคมี. ISBN 978-0-7661-3872-8.
{{cite book}}: ความไม่เข้ากันของหมายเลข ISBN / วันที่ ( ขอความช่วยเหลือ )
ลิงก์ภายนอก
- เอกสารข้อมูลเกี่ยวกับสังกะสีจากสถาบันสุขภาพแห่งชาติ ของสหรัฐอเมริกา
- ประวัติและที่มาของคำว่าสังกะสี
- สถิติและข้อมูลจากสำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกาเก็บถาวรเมื่อวันที่ 8 ตุลาคม 2554 ที่Wayback Machine
- สารรีดิวซ์ > สังกะสี
- สมาคมสังกะสีแห่งอเมริกาข้อมูลเกี่ยวกับประโยชน์และคุณสมบัติของสังกะสี
- ISZB ( International Society for Zinc Biology) ก่อตั้งขึ้นในปี 2551 เป็นองค์กรระหว่างประเทศที่ไม่แสวงหาผลกำไร ซึ่งรวบรวมนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับการทำงานทางชีวภาพของสังกะสี
- Zinc-UKก่อตั้งขึ้นในปี 2010 เพื่อรวบรวมนักวิทยาศาสตร์ในสหราชอาณาจักรที่ทำงานวิจัยเกี่ยวกับสังกะสี
- สังกะสีในตารางธาตุในรูปแบบวิดีโอ (มหาวิทยาลัยนอตติงแฮม)
- ZincBind – ฐานข้อมูลของตำแหน่งการจับสังกะสีทางชีวภาพ