Arsenic : présentation

Elément Arsenic

As (Z = 33)

 

Structure électronique, configuration de l'état fondamental

La configuration électronique de l’état fondamental est (1s)2(2s)2(2p)6(3s)2(3p)6(3d)10(4s)2 (4p3)

Place dans la classification périodique

L’arsenic appartient au bloc des éléments p. Il se place dans la colonne 15 de la classification et à la 4ème période.

Abondance dans la nature

C’est le 51° élément le plus abondant dans la répartition massique sur Terre : 1,8ppm

Principaux minerais

L’arsenic solide à l'état pur se présente sous trois formes allotropiques (grise, noire et jaune), la seule stable à la température ambiante est  l’arsenic-α gris. Très réactif, il se trouve rarement à l’état natif. Les minéraux principaux sont des sulfures de fer, de cobalt ou de nickel. Le plus important est le mispeckel (arsénopyrite) FeAsS.

As4S4 le réalgar de couleur rouge et As2S3 l’orpiment de couleur jaune sont connus depuis la Haute Antiquité.

Propriétés chimiques

La structure électronique du dernier niveau d’énergie de l’atome d’arsenic comprend trois électrons célibataires sur le niveau 4p. La formation de 3 ou 5 liaisons covalentes est donc possible (niveaux 4p et 4s).

L’arsenic est un réducteur  qui s’oxyde facilement en As4O10 et H3AsO4. Les arséniates sont utilisés en chimie analytique comme oxydant.

Principaux degrés d'oxydation

Les principaux degrés d’oxydation de l’arsenic sont O, III (AsH3), V (AsF5)

Principaux composés

Oxydes As2Oet As2O3 , ce dernier est « l’arsenic » des empoisonnements célèbres. Il est connu sous le nom de « mort-aux-rats ».

Acides et sels dérivés, arséniates et arsénites. AsH3, arsine.

Les dérivés organiques : (CH3)3As, triméthylarsine, méthylarséniate monosodique NaO(CH3)AsO(OH) (pesticide cancérogène interdit en France et autorisé aux Etats Unis –un des pesticides les moins chers ...), l'acide cacodylique (CH3)2AsO2H et cacodylates (herbicide, défoliant, « agent bleu »), l'oxyde de cacodyle (1760, composant de la « liqueur fumante de Cadet » (de Gassicourt, Louis Claude), parfois considéré comme le premier composé synthétique organométallique ...). Médicaments : voir plus loin.

 

Principales propriétés physicochimiques

Les  données sur les énergies d'ionisation, l'électronégativité, la nature des liaisons figurent dans les adresses données dans la sitographie.

Propriétés atomiques et isotopes

Un seul isotope stable 75As.

Importance industrielle et économique

Les alliages : l’addition d’arsenic augmente la dureté d’un alliage ainsi que sa fluidité.

L’arséniure de gallium GaAs est un semi conducteur utilisé dans les diodes électroluminescentes (DEL) rouge et dans les cellules d’appareil photographique. L’arséniure d’Indium InAs est utilisé comme détecteur IR.

Les arséniates de calcium et de plomb forment des pesticides qui ont été utilisés en agriculture. NaAsO2 est utilisé dans le traitement des vignes, mais aussi dans la fabrication des émaux.

Toxicité - importance biologique

Tous les composés de l’arsenic sont très toxiques.  Ils peuvent être naturels (terrains du Bengladesh et des contreforts de l'Himalaya) ou produits par l'homme.

L’oxyde As2O3 est très célèbre pour sa toxicité. C’est un poison à effet cumulatif.

AsH3, l’arsine est un gaz très toxique utilisé dans la production des composants électroniques.

L'arsine et divers composés de l'arsenic ont été utilisés comme biocides dans l'agriculture ou comme armes chimiques notamment pendant la première guerre mondiale. La toxicité des composés de l'arsenic est due à ce que l'élément peut se substituer au phosphate – qui le précède dans la colonne 15 – (phosphate et arséniate sont de charge et de taille voisines). Les arséniates sont ensuite plus instables et entraine des dysfonctionnements. Ils peuvent former des combinaisons avec les dérivés soufrés de l'organisme. Cela entraîne de nombreuses maladies (peau, foie, troubles nerveux, cancers) voire la mort.

Dans le même temps, sous forme organique, c'est un oligo-élément, indispensable à l'organisme, participant à de nombreuses réactions notamment pour la formation des os. Les apports journaliers recommandés n'ont pas été précisés par l'Anses (agence nationale de sécurité sanitaire) mais sont de l'ordre de 12 à 25 microgrammes par jour, largement fournis par l'alimentation ordinaire. Ne pas dépasser 150-250 par jour ...

Médicaments : l'arsenic a été préconisé comme « remontant » ou comme médicament dans la pharmacopée chinoise Pen-tsao, par Paracelse, et par quelques autres depuis, y compris A. Béchamp et Paul Ehrlich (Prix Nobel de médecine 1908) avec l'atoxyl et l'asphénamine (syphillis, maladie du sommeil, ...), parfois non sans efficacité [autres variantes : néosalvarsan (néoarsphénamine), mapharsen (arsphénoxide), la tryparsamide (1919), le stovarsol (1921) et l'orsanine (1925) et le mélarsoprol (1949) ...]. Des effets secondaires non négligeables finissent par provoquer l'abandon du médicament.

Histoire, Date de la mise en évidence

Albert le Grand en Allemagne a sans doute isolé le premier l’arsenic vers 1250. Au début du XIX° siècle, Berzellius, en Suède, a fait une étude systématique de ses propriétés.

Origine du nom et du symbole 

Du grec « arsen » signifiant « mâle » et « mikao » signifiant « je dompte ». Ce nom fait référence à une théorie des alchimistes grecs. En latin « arsenicum » désigne un pigment jaune citron, l'orpiment, As2S3.

L'élément en un clin d'œil

Informations essentielles sur l'élément arsenic

 

     Nom : arsenic

     Symbole : As

     Numéro atomique: 33

     Masse atomique : 74,921

     Etat standard : solide

     Couleur : gris métallique

     Dans la classification périodique

     Nom du groupe : groupe de l’azote

     Période : 4

     Bloc : p

     Classification: non métal

Pour en savoir davantage :

- le produit du jour du 23 février 2011 sur le site de la SCF (Société chimique de France)

 http://www.societechimiquedefrance.fr/produit-du-jour/arsenic.html

- Prix Nobel

 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1908/

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1908 was awarded jointly to Ilya Ilyich Mechnikov and Paul Ehrlich "in recognition of their work on immunity"

Le travail de Paul Ehrlich comporte en particulier la synthèse de centaines de composés organiques de l'arsenic dont le salvarsan (N° 606) et le neosalvarsan () qui se sont révélés efficaces dans le traitement de la syphilis. Il est considéré comme l'un des fondateurs de la chimiothérapie avec le concept de « magic bullets », « obus magiques » conçus pour s'attaquer de manière spécifique à une maladie.

Sitographie

Bibliographie

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