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Accueil > Science pour tous > 2019 - Année internationale du tableau périodique des éléments > Tous les éléments présentés

Arsenic

L’arsenic fait partie des métalloïdes ou semi-métaux. C’est un solide cassant d’un bel éclat gris argenté qui développe une désagréable odeur d’ail au chauffage. Il est relativement rare au sein de la croute terrestre (1-2 ppm), parfois présent à l’état natif simple (As), mais plus souvent combiné à divers métaux ou au soufre. Réalgar (As4S4), orpiment (As2S3) et arsénopyrite (FeAsS) sont les principaux minerais exploitables. L’arsenic est également obtenu comme produit secondaire de la purification du cuivre et du plomb. Le grillage de l’arsénopyrite à haute température entraine la vaporisation du trioxyde d’arsenic As2O3. Si l’opération est conduite en absence d’oxygène, on obtient directement l’arsenic élément (As) qui est purifié par sublimation sous vide en présence d’hydrogène.

L’arsenic est présent à l’état de trace (moins d’1 microgramme/kg) dans l’alimentation humaine, son rôle biologique éventuel étant encore très discuté.
L’arsenic a la propriété de se lier de façon irréversible aux atomes de soufre présents aussi bien dans les protéines que dans certaines molécules comme le glutathion, un des principaux cofacteurs de détoxication de l’organisme. L’arsenic inhibe ainsi la plupart des enzymes indispensables au métabolisme. Tous ses dérivés sont toxiques à des degrés divers (certains violemment, tels le trioxyde As2O3 et l’arsine AsH3). Le caractère cancérogène des composés arsenicaux est bien établi.

L’intoxication aigüe est le plus souvent d’origine criminelle et est largement documentée (ou romancée). Elle entraine une défaillance multi-viscérale mortelle.
L’arsénicisme représente l’intoxication chronique, lequel touche plus de 150 millions de personnes dans le monde. En France, les mines d’or-aujourd’hui fermées-de Salsigne, dans la Montagne Noire (Aude), également riches en arsenic, sont toujours la cause d’une pollution majeure des rivières et terrains en amont de Carcassonne. L’empoisonnement chronique par l’arsenic se fait après plusieurs années de consommation d’eaux contaminées et se traduit par des atteintes hépatiques, sanguines, vasculaires ainsi que des cancers pouvant toucher la majorité des organes. Il n’existe pas de seuil en dessous duquel l’arsenic serait sans danger. A noter que la chair des crevettes et langoustines renferme des quantités notables d’arsenic…mais sous une forme organique bien moins toxique.

Arsenic (As) natif (Kladno, Bohème) - Crédit photo : R.M. Lanvinsky, 2010, Wikimedia
Cristaux d’orpiment ou sulfure d’arsenic As2S3 (Barney’s Canyon, Utah) - Crédit photo : R.M. Lavinsky, 2012, wikimedia

Origine  : L’Arsenic est produit par capture de neutrons des élements du pic du fer dans les étoiles massives et lors de l’explosion en supernova en fin de vie de l’étoile.

Étymologie  : Du latin arsenicum, lui-même issu du grec ancien ἀρσενικόν, arsenikon (« qui dompte le mâle »), dérivé de ἄρσην, arsen (« mâle »).

Historique  : Les pigments arsenicaux étaient connus dans l’ancienne Égypte. Le philosophe grec Théophraste (371-288 av. J.C.) mentionne l’utilisation des sulfures d’arsenic-orpiment et réalgar. Le Compendium of Materia Medica (Pen-tsao Kang-mu) chinois (XVIème siècle de notre ère-dynastie Ming) note la toxicité des composés arsenicaux et leur utilisation comme « pesticide » dans la culture du riz. Un des dérivés les plus toxiques de l’arsenic (anhydride arsénieux, As2O3, dose létale de 100 mg), produit secondaire du raffinage du cuivre, est connu depuis des siècles et son chauffage dans l’huile d’olive a été longtemps la méthode principale de production d’arsenic élémentaire (As). Le dominicain Albert le Grand (1200-1280), également alchimiste, se voit traditionnellement attribuer la découverte de l’arsenic, sans que les preuves soient un tant soit peu étayées.

Géométrie de la molécule As2O3 (ou As4O6). L’arsenic est représenté en violet, lié à trois atomes d’oxygène (en rouge) - Crédit photo : Ben Mills, 2009, wikimedia

L’arsenic dans la vie courante  :
Bien que les dérivés arsenicaux aient été employés comme insecticide et fongicides en agriculture, et même dans l’alimentation animale, leur utilisation est désormais interdite ou sévèrement limitée.
En médecine, un dérivé de l’arsenic, le neosalvarsan, a été utilisé jusque dans les année 1940 pour le traitement de la syphilis et des trypanosomiases. Il est désormais remplacé par les pénicillines et la pentamidine. Depuis le début des années 2000, le trioxyde d’arsenic (As2O3) est autorisé aux USA et en Europe comme traitement de seconde intention de certaines leucémies aigües (trisenox©).
La principale application de l’arsenic concerne la fabrication de semi-conducteurs (en particulier sous forme d’arséniure de gallium GaAs : composants électroniques, dont diodes). Allié au plomb, l’arsenic est inclus dans les batteries automobiles.

Puits Castan, ancienne mine de Salsigne (Aude). Riche en arsenic, les mines aujourd’hui épuisées, continuent de causer une forte pollution des terrains et rivières situées en aval - Crédit photo : Raoul RIVES, 2014, wikimedia

L’arsenic à l’institut UTINAM  : l’arsenic n’a pas d’utilisation à l’Institut UTINAM