|
== ประวัติ ==
คำ "arsenic" ยืมมาจากภาษาเปอร์เซียว่า "zarnik" แปลว่า [[หรดาลกลีบทอง]] (yellow orpiment) ชาว[[กรีก]]นำคำนี้ไปใช้ว่า "arsenikon"
สารหนูเป็นที่รู้จักกันดีใน[[อิหร่าน]]แต่โบราณครั้งที่ยังใช้ชื่อว่า[[เปอร์เซีย]] ใน[[พุทธศตวรรษที่ 10]] นักประวัติศาสตร์ชาวกรีกชื่อ "โซซิมัส" (Zosimus) รายงานถึงธาตุนี้เป็นครั้งแรก และยังมีการกล่าวอ้างว่าอัลแบร์ทุส มักนุส (Albertus Magnus) นักปรัชญาชาวเยอรมัน เป็นคนแรกที่ระบุว่าสารหนูเป็นธาตุเมื่อ [[พ.ศ. 1793]] ต่อมาใน [[พ.ศ. 2193]] นักวิทยาศาสตร์โยฮันน์ ชเรอเดอร์ (Johann Schroeder) ได้พิมพ์รายงานการเตรียมสารหนูสองวิธี
เมื่อต้น[[พุทธศตวรรษที่ 26]] ที่[[ประเทศบังกลาเทศ]]เกิดสถานการณ์วิกฤติ คนจำนวนมากมีอาการได้รับพิษสารหนู ประมาณว่าชาวบังกลาเทศหลายสิบล้านคนดื่มน้ำที่มีสารหนูเจือปนอยู่เกินมาตรฐาน[[องค์การอนามัยโลก]] คือ 50 ส่วนในพันล้านส่วน (ppm) ทั้งนี้ เป็นเพราะสารหนูในน้ำนั้นมาจากชั้นหินตะกอนโดยเกิดจากเหตุธรรมชาติทางธรณีวิทยาและซึมลงไปในน้ำใต้ดิน ขณะนั้นบังกลาเทศให้ประชาชนดื่มน้ำใต้ดินเพื่อหลีกเลี่ยงน้ำผิวดินที่มีเชื้อโรค [[ราชบัณฑิตยสถาน]]แห่ง[[ประเทศไทย]]คาดว่า อาจมีประเทศอื่นอีกทาง[[เอเชียตะวันออกเฉียงใต้]]ที่มีสิ่งแวดล้อมทางธรณีวิทยาเช่นเดียวกับบังกลาเทศ ทางภาคใต้ของประเทศไทยก็เคยเกิดเหตุการณ์ในทำนองเดียวกันกับข้างต้น แต่มิได้เป็นข่าวแพร่หลาย สาเหตุมาจากน้ำใต้ดินที่มาจาก[[เหมือง]][[ดีบุก]]เก่าปนเปื้อนสารหนู
== สภาพ ==
=== แหล่ง ===
สารหนูเป็น[[ธาตุเสรี]] ในธรรมชาติมีอยู่เป็นจำนวนน้อย อาจพบได้ในสายแร่เงิน ส่วนใหญ่อยู่ในสารประกอบเป็นแร่หลายชนิดกระจายอยู่ทั่วโลก แร่ที่มีสารหนูเป็นตัวประกอบ เช่น [[อาร์เซโนไพไรต์]] (FeAsS) [[หรดาลกลีบทอง]]หรือออร์พิเมนต์ (As<sub><small>2</small></sub>S<sub><small>3</small></sub>) [[หรดาลแดง]]หรือรีอัลการ์ (As<sub><small>4</small></sub>S<sub><small>4</small></sub>) อาร์เซโนไลต์ (As<sub><small>2</small></sub>O<sub><small>3</small></sub>) เลิลลิงไกต์ (FeAs<sub><small>2</small></sub>) นิกโคโลต์ (NiAs)
นอกจากนี้ สารหนูยังเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการที่ปฏิบัติกับ[[สินแร่]][[เงิน]] [[ตะกั่ว]] [[ทองแดง]] [[นิกเกิล]] และ[[โคบอลต์]] ประเทศรายใหญ่ผู้ผลิตสารหนู ได้แก่ [[สหรัฐอเมริกา]] [[สวีเดน]] และ[[เม็กซิโก]]
=== การเตรียม ===
การเตรียมสารหนูในเชิงพาณิชย์มักใช้แร่[[อาร์เซโนไพไรต์]]ซึ่งเป็นแร่ธรรมดาสามัญของสารหนู เผาอาร์เซโนไพไรต์ที่ 650-700°ซ. ในที่ไม่มีอากาศ ได้สารหนูระเหิดเป็นไอออกมา คงเหลือ [[FeS]] แล้วจึงควบแน่นไอสารหนูเป็นของแข็ง วิธีเตรียมสารหนูอีกวิธีหนึ่งคือ[[รีดิวซ์ออกไซด์]] As<sub><small>2</small></sub>O<sub><small>3</small></sub> ด้วย[[ถ่าน]]ที่ 700-800°ซ.
=== องค์ประกอบ ===
สารหนูมี[[เลขเชิงอะตอม]] 33 อยู่ในคาบที่ 4 หมู่ VA หรือหมู่ 15 ตามแต่วิธีจัดหมู่ของตาราง[[พีริออดิก]] และเป็นธาตุกึ่งโลหะ
โครงแบบ[[อิเล็กตรอน]]เป็นดังนี้ [Ar] 4s<small><sup>2</sup></small> 3d<small><sup>10</sup></small> 4p<small><sup>3</sup></small> โดย [Ar] คือโครงแบบอิเล็กตรอนแสดงการกระจายตัวของอิเล็กตรอนในระดับพลังงานต่าง ๆ ของธาตุ[[อาร์กอน]] น้ำหนักเชิงอะตอม 74.9216 สารหนูมี[[ไอโซโทป]]เสถียรเพียงไอโซโทปเดียว คือ As-75 และมีไอโซโทป[[กัมมันตรังสีสังเคราะห์]]อีกยี่สิบสองไอโซโทป
=== อัญรูป ===
สารหนูมีสาม[[อัญรูป]] ได้แก่
# '''สารหนูดำ''' อยู่ในรูปอสัณฐาน ได้จากอาร์ซีน (AsH<sub><small>3</small></sub>) เมื่อสลายตัวด้วยความร้อน
# ถ้าหากทำให้ไอของสารหนูเย็นลงอย่างรวดเร็วจะได้'''สารหนูเหลือง''' ประกอบด้วย[[โมเลกุล]] As<sub><small>4</small></sub> [[โครงผลึก]]เป็น[[ลูกบาศก์]] สารหนูเหลืองระเหยเป็นไอง่ายและว่องไวต่อปฏิกิริยาเคมีมากกว่าสารหนูที่เป็นโลหะ ความหนาแน่น 1.73 [[กรัม]]ต่อหนึ่ง[[ลูกบาศก์เซนติเมตร]]
# อัญรูปที่เสถียรอยู่ใน[[อุณหภูมิห้อง]]คือ'''สารหนูเทา''' เป็นโลหะ เปราะ มีสีเทาซึ่งเปลี่ยนไปเป็นสีเทาแก่และสีดำต่อไปอย่างรวดเร็ว โครงผลึกเป็น[[รอมโบฮีดรัล]] ความหนาแน่น 5.73 กรัมต่อหนึ่งลูกบาศก์เซนติเมตร ที่อุณหภูมิห้องเมื่อเผาร้อนจะระเหิด จุดระเหิดเหลว 817.2°ซ. ที่ความดัน 28 [[บรรยากาศ]] นำความร้อนและไฟฟ้าได้ดีมาก
=== สมบัติ ===
สถานะ[[ออกซิเดชัน]]ของสารหนู คือ -3, 0, +3, +5 กล่าวคือเป็นได้ทั้งบวกและลบ สารหนูเป็น[[ธาตุกึ่งโลหะ]] การมีสมบัติเป็นกึ่งโลหะหมายความว่าสามารถทำปฏิกิริยาได้กับทั้ง[[โลหะ]]และ[[อโลหะ]] [[ออกไซด์]]ของสารหนูเป็นทั้ง[[กรด]]และ[[เบส]] ทำ[[ปฏิกิริยา]]ได้ดีกับ[[คลอรีน]]และ[[ฟอสฟอรัส]]ซึ่งเป็นอโลหะ และทำปฏิกิริยากับโลหะอื่นจำนวนมากให้[[อาร์เซไนด์]]
สารหนูไม่ละลายในกรด[[ไฮโดรคลอริก]]ถ้าไม่มี[[ออกซิเจน]] และถึงแม้จะมีออกซิเจนอยู่ด้วยก็ละลายได้ช้า ทั้งนี้ ไม่ละลายในกรด[[ซัลฟิวริก]]เจือจาง แต่จะทำปฏิกิริยากับกรดซัลฟิวริกเข้มข้นร้อนโดยให้ As<sub><small>4</small></sub>O<sub><small>6</small></sub> และไม่ได้[[ซัลเฟต]] กับทั้งยังทำปฏิกิริยากับกรด[[ไนทริก]]เจือจางร้อนโดยให้กรด[[อาร์เซเนียส]] (H<sub><small>3</small></sub>AsO<sub><small>3</small></sub>) และกับกรดไนทริกเข้มข้นโดยให้กรดอาร์เซนิก (H<sub><small>3</small></sub>AsO<sub><small>4</small></sub>)
เมื่อเผาสารหนูจะได้[[อาร์เซนิกเซสควิออกไซด์]] (As<sub><small>4</small></sub>O<sub><small>6</small></sub>) ซึ่งมีกลิ่นกระเทียม มักเรียกกันว่า '''"สารหนูขาว"''' ละลายในน้ำได้เล็กน้อย ให้สารละลายกรดอาร์เซเนียส As<sub><small>4</small></sub>O<sub><small>6</small></sub> เป็น[[แอมโฟเทอริก]] แต่ค่อนข้างเป็นกรดมากกว่าเบส ละลายได้ดีใน[[แอลคาไล]]โดยให้[[อาร์เซไนต์]]
สาระหนูไม่ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนโดยตรงในการให้[[อาร์เซนิกเพนทอกไซด์]] (As<sub><small>2</small></sub>O<sub><small>5</small></sub>) ซึ่งกรณีนี้ไม่เหมือนฟอสฟอรัสที่ให้ฟอสฟอรัสเพนทอกไซด์ (P<sub><small>2</small></sub>O<sub><small>5</small></sub>) แต่จะเตรียม As<sub><small>2</small></sub>O<sub><small>5</small></sub> ได้จากการออกซิไดส์สารหนูด้วยกรดไนทริก As<sub><small>2</small></sub>O<sub><small>5</small></sub> ละลายได้ดีใน[[น้ำ]]โดยให้สารละลายกรดอาร์เซนิก
สารหนูรวมกับ[[แฮโลเจน]]ได้โดยตรงและให้[[อาร์เซนิกไทรแฮไลด์]] หรือจะใช้ปฏิกิริยาระหว่างออกไซด์หรือซัลไฟด์กับแฮโลเจนก็ได้
สารหนูรวมกับ[[กำมะถัน]]ให้ซัลไฟด์หลายชนิด เช่น As<sub><small>2</small></sub>S<sub><small>4</small></sub> (สารหนูแดง) As<sub><small>2</small></sub>S<sub><small>3</small></sub> (สารหนูเหลือง) และ As<sub><small>2</small></sub>S<sub><small>5</small></sub> ซัลไฟด์เหล่านี้มีสมบัติเป็นกรดและละลายได้ในเบสแก่
== ประโยชน์และโทษ ==
ทั้ง[[ธาตุ]]และ[[สารประกอบ]]ของสารหนูมีพิษมาก เมื่อเข้าไปในร่างกายทั้งโดยการกินและการหายใจจะทำลาย[[ระบบทางเดินอาหาร]]และส่วนอื่น ๆ ของร่างกาย และในที่สุดก็ทำให้ถึงแก่ความตาย จึงนิยมใช้เป็น[[ยาเบื่อหนู]]และเป็นที่มาของชื่อ "สารหนู" ในภาษาไทย นอกจากนี้ยังนิยมใช้ใน[[การฆ่าคน|การฆาตกรรม]]อีกด้วย สารแก้พิษสารหนูที่ดีคือ[[สารแขวนลอย]]ของ[[แมกนีเซียม]]หรือ[[เฟร์ริกไฮดรอกไซด์]] หรืออาจใช้[[น้ำปูนใส]] (แคลเซียมไฮดรอกไซด์) เนื่องจากสารดังกล่าวทำให้อาร์เซไนต์ที่ไม่ละลายเกิดตกตะกอนออกมา
ถึงแม้จะทราบกันมานานแล้วว่าสารหนูเป็นพิษ แต่ผู้คนก็ยังยอมรับว่าสารหนูมีประโยชน์อยู่บ้าง ในสมัย[[พุทธกาล]] [[ฮิปโปคราตีส]]ได้นำสารประกอบของสารหนูมาเป็นองค์ประกอบของยารักษาโรค ชาว[[กรีก]]และชาว[[โรมัน]]ใช้สารหนูแดงและสารหนูเหลืองซึ่งเป็น[[ซัลไฟด์]]ทำสารสีเมื่อต้องการสีแดงและสีเหลือง ใน [[พ.ศ. 2452]] พอล แอร์ลิช (Paul Ehrlich) นัก[[วิทยาแบคทีเรีย]]ชาว[[เยอรมัน]]พบว่า [[สารอินทรีย์]]ที่มีสารหนูสามารถใช้รักษาโรค[[ซิฟิลิส]] การใช้สารหนูเป็นองค์ประกอบของยารักษาโรคซิฟิลิสยังคงดำเนินต่อมาเรื่อย ๆ ในสมัยที่ยังไม่มี[[แพนนิซิลลิน]]
สารหนูยังใช้ในการทำ[[ทองบรอนซ์]]และทำ[[ดอกไม้ไฟ]] นอกจากนี้ ในการทำ[[แบตเตอรี่]]สะสมไฟฟ้าถ้าผสมสารหนูเล็กน้อยใน[[ตะกั่ว]]และ[[พลวง]]จะทำให้ได้โลหะผสมที่มีคุณภาพดีขึ้น
== การทดสอบ ==
เนื่องจากสารหนูเป็นอันตรายต่อคนอย่างร้ายแรง จึงควรรู้จักวิธีทดสอบสารหนู สารประกอบของสารหนูในสถานะ[[ออกซิเดชัน]]-3 ที่รู้จักกันดีที่สุดคือ [[อาร์ซีน]] (AsH<sub><small>3</small></sub>) ซึ่งเป็นแก๊สไร้สีและเป็นพิษมาก อาร์ซีนได้จากการแยกสลายอาร์เซไนต์ด้วยน้ำ หรือ[[การรีดิวซ์]]สารประกอบของสารหนูด้วยสังกะสีหรือดีบุกใน[[สารละลายกรด]] ดังนั้น ถ้าสามารถตรวจพิสูจน์ได้ว่ามีอาร์ซีนเกิดขึ้น ย่อมแสดงว่าสารที่สงสัยนั้นมีสารหนู วิธีทดสอบมีสองวิธีซึ่งใช้ได้ดีมีประสิทธิภาพแม้มีสารหนูอยู่เพียงเล็กน้อยก็ตาม ดังนี้
# '''การทดสอบแบบมาร์ช''' (Marsh Test) เมื่อได้แก๊สที่สงสัยว่าเป็นอาร์ซีน เผาแก๊สนั้นด้วยความร้อนให้แยกสลายในหลอดทดลอง ถ้าเกิดเงาโลหะบนผนังหลอดทดลองแสดงว่ามีสารหนู
# '''การทดสอบแบบกุทไซท์''' (Gutzeit Test) เอา[[กระดาษทดสอบ]]ชุบ[[เมอร์คิวริกคลอไรด์]]หรือ[[เมอร์คิวริกบรอไมด์]]สัมผัสแก๊สต้องสงสัย ถ้าเป็นอาร์ซีนกระดาษจะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล
อาร์ซีนเป็นแก๊สพิษอย่างแรง ระหว่างทำการทดสอบต้องหลีกเลี่ยงการสูดหายใจเอาอาร์ซีนเข้าไป
== อ้างอิง ==
* กฤษณา ชุติมา. (2550). "สารหนู". ''สารานุกรมไทยฉบับราชบัณฑิตยสถาน,'' (เล่ม 27 : สถานเสาวภา-สาละ, ต้น). กรุงเทพฯ : ด่านสุธาการพิมพ์. หน้า 17605-17609.
* วิริยะ สิริสิงห และคณะ. '''110 ธาตุ คุณสมบัติ และการค้นพบ'''. กรุงเทพฯ : อักษรวัฒนา, พิมพ์ครั้งที่ 3.
* จอห์น เอ็มสเลย์, เขียน. ยุทธนา ตันติรุ่งโรจน์ชัย, แปล. '''สนุกกับโมเลกุล อัศจรย์เคมีของสสารรอบตัวเรา'''. กรุงเทพฯ: โครงการจัดพิมพ์คบไฟ มูลนิธิเพื่อการศึกษาประชาธิปไตยและการพัฒนา, พิมพ์ครั้งที่1, เมษายน 2550
{{ตารางธาตุย่อ}}
[[หมวดหมู่:สารก่อวิรูป]]
[[หมวดหมู่:พิษวิทยา]]
| 