Aller au contenu

Dernière publication le 20 articles4 rubriques

SciFrance

La chimie pour comprendre le monde

ELM Élément n° 33 sur 118

Arsenic (As)

Présent dans les roches, les eaux et certains minerais, l’arsenic est à la fois un élément toxique sous forme inorganique et une matière première pour des composants électroniques. Sa place dans le tableau périodique éclaire une partie de ce comportement contrasté.

Par Claire Delmas · Mis à jour le

Fiche d’identité de l’arsenic

Numéro atomique (Z)
33
Symbole
As
Masse atomique
74,9216 u
Masse molaire
74,9216 g/mol
Famille
Métalloïdes
Période · groupe · bloc
4 · 15 · p
Configuration électronique
[Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p³
État à 20 °C
solide
Température de fusion
816,85 °C (1 090 K)
Température d’ébullition
613,85 °C (887 K)
Masse volumique
5,776 g/cm³
Électronégativité (Pauling)
2,18
Rayon atomique (van der Waals)
185 pm
1re énergie d’ionisation
9,815 eV
Affinité électronique
0,81 eV
États d’oxydation
+5, +3, -3
Découverte
Antiquité
Nom tiré de
virilité, or, orpiment
Numéro CAS
7440-38-2
Arsenic : période 4, groupe 15, famille des métalloïdes.
As
Électrons par couche : 2 · 8 · 18 · 5

L’arsenic est l’élément chimique de symbole As et de numéro atomique 33. Sa masse atomique est de 74,9216 u. On le classe parmi les métalloïdes, des éléments qui présentent des propriétés intermédiaires entre celles des métaux et des non-métaux. À température ambiante, l’arsenic pur est solide. Dans la nature et dans les produits, il se rencontre surtout sous forme de composés, dont les propriétés dépendent de leur structure chimique.

Où trouve-t-on l’arsenic ?

L’arsenic est un constituant naturel de la croûte terrestre. Il peut être présent dans les roches, les sols, l’air et l’eau ; certaines eaux souterraines en contiennent naturellement des concentrations élevées. Selon l’Organisation mondiale de la Santé, une contamination de l’eau peut aussi exposer les populations par la boisson, la préparation des aliments ou l’irrigation des cultures.

L’arsenic est associé à différents minéraux sulfurés. Il peut être récupéré comme sous-produit du traitement de minerais, notamment ceux qui contiennent du cuivre, du plomb ou de l’or. Il ne faut donc pas confondre l’élément pur, assez rare dans son état natif, avec les nombreux minéraux et composés qui renferment des atomes d’arsenic.

Pourquoi sa position dans le tableau est-elle utile ?

L’arsenic appartient au groupe 15 et à la période 4. Sa configuration électronique se termine par 4p³ : sa couche externe compte donc cinq électrons. Cette organisation aide à comprendre pourquoi ses composés adoptent plusieurs états d’oxydation, notamment +3 et +5, indiqués dans la fiche d’identité.

Il est souvent décrit comme un métalloïde, mais cette catégorie ne signifie pas que toutes ses propriétés se situent exactement à mi-chemin entre celles d’un métal et d’un non-métal. La forme physique compte aussi : l’arsenic gris est la forme élémentaire la plus stable dans les conditions usuelles, tandis que d’autres formes allotropiques ont des structures et des propriétés différentes.

Une particularité des données de changement d’état peut surprendre : la température de sublimation indiquée à pression ambiante est inférieure à la température de fusion donnée dans la fiche. Ces valeurs ne correspondent pas à la même pression. À la pression atmosphérique, l’arsenic passe directement du solide au gaz ; pour obtenir un liquide, il faut augmenter la pression. Le Jefferson Lab détaille cette différence de conditions de mesure.

Quels usages ont ses composés ?

L’arsenic est utilisé en électronique en quantités contrôlées. Ajouter une petite quantité d’arsenic à un semi-conducteur comme le germanium modifie ses propriétés électriques : cette opération s’appelle le dopage. Le composé arséniure de gallium (GaAs), lui, peut convertir directement l’électricité en lumière laser. La fiche de l’Laboratoire national de Los Alamos cite ces applications parmi les usages technologiques de l’élément.

Historiquement, plusieurs composés arsenicaux ont aussi été employés comme pigments, produits de traitement du bois ou pesticides. Ces usages sont à distinguer des applications électroniques actuelles : ce sont les propriétés d’un composé précis, et non le seul nom « arsenic », qui déterminent son emploi et ses dangers. Des composés autrefois utilisés contre les insectes, comme des arséniates, sont toxiques et ne constituent pas des produits d’usage banal.

Pourquoi l’arsenic est-il dangereux ?

Le risque dépend de la forme chimique, de la quantité et de la voie d’exposition. L’arsenic inorganique est particulièrement toxique. L’OMS indique qu’une exposition prolongée à des concentrations élevées peut provoquer des lésions cutanées et des cancers ; la contamination de l’eau potable constitue un enjeu important dans les zones concernées. À l’inverse, l’arsenic présent dans les produits de la mer est majoritairement sous forme organique, généralement moins nocive que les formes inorganiques.

La présence naturelle d’arsenic dans une roche ou une eau ne suffit donc pas à déterminer le risque : il faut connaître sa concentration et sa forme. De même, un usage industriel contrôlé ne signifie pas que le matériau est sans danger. Les précautions de manipulation et les règles applicables dépendent du composé et de son contexte d’utilisation.

Isotopes naturels de l’arsenic

IsotopeMasse (u)Abondance naturelleStabilité
⁷⁵As74,92159457(95)100 %stable

46 isotopes de l’arsenic sont connus, dont 1 stable. Données : NIST et AMDC (AIEA), via PubChem.

Questions fréquentes

Quelle est la masse molaire de l’arsenic ?

La masse molaire de l’arsenic est de 74,9216 g/mol, d’après la masse atomique standard de 74,9216 u retenue par l’IUPAC (CIAAW). Une mole d’atomes de arsenic pèse donc environ 74,9216 grammes.

Quel est le numéro atomique de l’arsenic ?

Le numéro atomique de l’arsenic est 33 : son noyau compte 33 protons, et l’atome neutre autant d’électrons. Son symbole chimique est As.

Quelle est la configuration électronique de l’arsenic ?

La configuration électronique de l’arsenic est [Ar] 4s² 3d¹⁰ 4p³, soit 2, 8, 18, 5 électrons répartis de la première à la dernière couche. L’arsenic appartient au bloc p du tableau périodique.

L’arsenic est-il toujours toxique ?

Non, le risque varie selon la forme chimique et l’exposition. Les composés inorganiques de l’arsenic sont très toxiques, tandis que les formes organiques majoritairement présentes dans les produits de la mer sont généralement moins nocives. La quantité et la durée d’exposition comptent également : la présence du mot « arsenic » ne suffit pas, à elle seule, à décrire le risque.

Pourquoi l’arsenic est-il utilisé dans des composants électroniques ?

En petite quantité, l’arsenic peut servir à modifier les propriétés électriques d’un semi-conducteur : c’est le dopage. L’arséniure de gallium, un composé distinct de l’arsenic pur, peut convertir directement l’électricité en lumière laser. Ces applications techniques reposent sur des matériaux et des procédés contrôlés, et ne signifient pas que l’arsenic soit inoffensif.

L’arsenic présent dans les aliments vient-il toujours d’une pollution ?

Pas nécessairement. L’arsenic est naturellement présent dans l’environnement et peut passer dans l’eau ou les aliments. Il peut aussi être associé à des activités humaines. La forme chimique varie selon l’aliment : dans les produits de la mer, l’arsenic est surtout organique, tandis que l’exposition préoccupante liée à l’eau concerne notamment l’arsenic inorganique.

Sources des données

Valeurs relevées le 3 octobre 2026. Températures et masses volumiques à pression atmosphérique ; une valeur « non mesuré » n’est pas connue expérimentalement.