As · Élément 33 · Métalloïde
Le poison historique classique — insipide, indétectable pendant des siècles et toujours à l’origine d’une crise des eaux souterraines pour des millions de personnes.
Structure
Il ne s’agit pas d’un diagramme de points sur des anneaux — mais d’un échantillon de Monte-Carlo de la véritable densité de probabilité |ψ|² pour chaque sous-couche occupée. Faites glisser pour faire pivoter. Le bleu et le violet indiquent les signes opposés de la fonction d’onde, ce qui rend la liaison possible.
Valeurs mesurées
Chaque barre indique où se situe l’arsenic parmi les 118 éléments pour cette propriété.
Sources : masses atomiques standard de l’IUPAC 2021 · CRC Handbook of Chemistry and Physics · NIST. Les valeurs marquées ~ sont prédites plutôt que mesurées.
Même élément, neutrons différents
Tous les atomes d’arsenic ont le même nombre de protons, 33, et ne diffèrent que par leur nombre de neutrons : ces variantes sont ses isotopes. Le plus courant, As-75, a 42 neutrons et représente 100 % de l’arsenic naturel.
| ISOTOPE | Neutrons | Abondance naturelle | Demi-vie | Mode de désintégration |
|---|---|---|---|---|
| As-75 le plus courant | 42 | 100 % | Stable | — |
Ici, le raccourci scolaire, masse atomique arrondie (74,922) moins numéro atomique, donne la même réponse : 42.
Données : IAEA Nuclear Data Section, LiveChart of Nuclides, évaluations des états fondamentaux, consultées le 10 octobre 2026. L’abondance est la part des atomes dans l’élément naturel ; un tiret signifie que l’isotope n’a pas d’abondance naturelle de référence.
Taille, à l’échelle
Rayon de 119 pm — soit 0,119 nm ; il en faudrait donc environ 4,2 millions côte à côte pour couvrir un millimètre.
Plage thermique
À pression ordinaire, l’arsenic n’a aucun état liquide. Il se sublime à 887 K, passant directement de l’état solide à la vapeur. Le point de fusion à 1090 K est réel, mais uniquement au-dessus d’environ 3,63 MPa.
Où il se trouve
L’histoire
L’arsenic (As) est l’élément 33, un métalloïde du groupe 15, situé sous le phosphore. Sa forme la plus stable, l’arsenic gris, est un solide cassant d’aspect métallique, d’une masse volumique de 5,727 g/cm³. À pression normale, il ne fond pas mais passe directement à l’état de vapeur (il se sublime) à 614 °C (887 K) ; il ne fond, vers 817 °C (1 090 K), que sous une pression d’environ 36 atmosphères.
L’arsenic est surtout connu comme poison. Les composés inorganiques de l’arsenic sont toxiques et cancérogènes, et l’arsenic qui se dissout naturellement dans les eaux souterraines contamine l’eau potable de millions de personnes.
L’arsenic possède 33 électrons répartis sur quatre couches, selon la distribution 2, 8, 18, 5, avec la configuration [Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p³. Il forme des composés aux états d’oxydation −3, +3 et +5, comme l’arsine (AsH₃), le trioxyde d’arsenic et les arséniates.
L’arsenic naturel est constitué d’un seul isotope stable, l’arsenic-75.
Les sulfures d’arsenic orpiment et réalgar étaient utilisés comme pigments et comme remèdes dans l’Égypte, la Grèce, la Chine et l’Inde antiques. Le nom vient du grec arsenikon, qui désignait l’orpiment jaune et dérive probablement d’un mot persan signifiant « couleur d’or ».
On attribue au savant allemand Albert le Grand le premier isolement de l’élément, vers 1250, en chauffant de l’orpiment avec du savon. En 1649, Johann Schröder a publié deux méthodes pour le préparer.
Le trioxyde d’arsenic n’a pas de goût et ressemble à du sucre ou à de la farine, ce qui en a fait un poison tristement célèbre du Moyen Âge au XIXe siècle. En 1836, le chimiste britannique James Marsh a mis au point un test sensible pour détecter l’arsenic dans les tissus du corps, et cette détection fiable a contribué à mettre fin à son usage criminel.
Antoine Lavoisier a inclus l’arsenic dans sa liste des éléments chimiques de 1789.
Applications
L’arsenic très pur est combiné au gallium pour produire l’arséniure de gallium (GaAs), un semi-conducteur utilisé dans les LED, les diodes laser, les puces radiofréquence des téléphones mobiles et les cellules solaires à haut rendement des satellites. L’arsenic sert aussi, en petites quantités, de dopant dans les puces de silicium.
Le trioxyde d’arsenic est un traitement standard de la leucémie aiguë promyélocytaire, approuvé aux États-Unis en 2000. Auparavant, le Salvarsan, un composé arsenical introduit par Paul Ehrlich en 1910, avait été le premier traitement efficace de la syphilis.
L’arsenic a autrefois été très utilisé dans les pesticides et les herbicides, dans des pigments comme le vert de Scheele et le vert de Paris, et en verrerie. La plupart de ces usages ont cessé en raison de sa toxicité.
D’où il vient
1,8 mg/kg de la croûte terrestre · plus abondant que 56 % des éléments
L’arsenic représente environ 1,8 partie par million de la croûte terrestre. On le trouve dans des centaines de minéraux et parfois à l’état natif.
Le trioxyde d’arsenic commercial est récupéré dans les poussières et les résidus de la fonte du cuivre, de l’or et du plomb ; le Pérou, la Chine et le Maroc, dans cet ordre, en sont les principaux producteurs (USGS). L’arsenic passe aussi naturellement des roches dans les eaux souterraines. Selon l’OMS, environ 140 millions de personnes dans au moins 70 pays ont bu de l’eau dont la teneur en arsenic dépasse la valeur guide provisoire de l’OMS de 10 microgrammes par litre, notamment de larges populations au Bangladesh et en Inde.
Manipulation
Les composés inorganiques de l’arsenic sont très toxiques. Une forte dose unique provoque vomissements, douleurs abdominales et diarrhée et peut être mortelle. Une exposition prolongée, surtout par l’eau de boisson, provoque des lésions cutanées et des cancers de la peau, du poumon et de la vessie, et elle est associée aux maladies cardiaques et au diabète. Le Centre international de recherche sur le cancer classe l’arsenic comme cancérogène pour l’homme.
L’arsine (AsH₃), un gaz utilisé dans l’industrie des semi-conducteurs, est l’un des composés de l’arsenic les plus toxiques : elle détruit les globules rouges. Aux États-Unis, la limite de l’OSHA pour l’arsenic inorganique dans l’air des lieux de travail est de 10 microgrammes par mètre cube.
Pour aller plus loin
Réponses rapides
L’arsenic (symbole As) est l’élément 33 du tableau périodique, un métalloïde de la période 4, groupe 15. Le poison historique classique — insipide, indétectable pendant des siècles et toujours à l’origine d’une crise des eaux souterraines pour des millions de personnes. À température ambiante, c’est un solide.
[Ar] 3d¹⁰ 4s² 4p³ ; elle comporte 4 couches occupées, avec la répartition 2, 8, 18, 5. Sa couche externe contient 5 électrons, ce qui détermine son comportement en matière de liaisons.À pression ordinaire, l’arsenic ne fond pas du tout — il se sublime, passant directement de l’état solide à la vapeur vers 887 K (613,9 °C). Un état liquide n’existe qu’au-dessus d’environ 3,63 MPa, où il fond vers 1090 K. C’est pourquoi un « point de fusion » unique pour l’arsenic est trompeur sans pression indiquée.
La masse atomique standard de l’arsenic est de 74,922 u. Il s’agit d’une moyenne pondérée de ses isotopes présents naturellement, ce qui explique qu’elle soit rarement un nombre entier.
L’atome d’arsenic le plus courant, As-75, a 42 neutrons : son nombre de masse, 75, moins son numéro atomique, 33. Il représente 100 % de l’arsenic naturel. Le raccourci scolaire, masse atomique arrondie (74,922) moins numéro atomique, donne le même résultat : 42.
La masse volumique de l’arsenic est de 5,727 g/cm³. L’eau a une masse volumique de 1,0 g/cm³ ; un bloc d’arsenic est donc environ 5,7× plus lourd.
L’électronégativité de l’arsenic sur l’échelle de Pauling est de 2,18. L’échelle va de 0,70 (le francium, qui attire le moins les électrons) à 3,98 (le fluor, qui les attire le plus). Les valeurs de cette plage intermédiaire tendent à former des liaisons covalentes plutôt que des liaisons fortement ioniques.
L’arsenic est connu depuis l’Antiquité, bien avant que quiconque ne consigne sa découverte ; celle-ci ne peut donc être attribuée à une personne en particulier. Origine du nom : grec arsenikon, orpiment jaune.
L’arsenic constitue environ 1,8 mg/kg de la croûte terrestre — peu courant, mais pas rare.