Caractéristiques
Utilisations [1-6]
Les applications industrielles ou agricoles passées ou actuelles de l’arsenic et de ses composés minéraux sont décrites ci-dessous :
Utilisation de l’arsenic élémentaire
- Production d’alliages métalliques : alliage plomb-antimoine-arsenic utilisé pour la fabrication de batteries électriques (l'arsenic améliore la résistance à la corrosion électrique), alliages avec le cuivre, le plomb et l’or pour augmenter leur dureté,
- Fabrication du verre,
- Fabrication de semi-conducteurs à substrat d’arséniure de gallium [AsGa],
- Fabrication de médicaments.
Utilisation du trioxyde de diarsenic
- Fabrication du verre (agent décolorant), d’alliages métalliques,
- Production de pesticides (arséniates de calcium, de plomb et de sodium, arsénite de sodium). Le trioxyde de diarsenic a lui-même été utilisé comme insecticide et xyloprotecteur,
- Empaillage des animaux,
- Fabrication de médicaments,
- Utilisé dans le procédé d’électrolyse du zinc et dans le procédé de dorure par électrolyse.
En milieu industriel, le trioxyde de diarsenic est présent dans les fumées denses qui se forment lors du chauffage à l’air d’arsenic ou de minerais arsenifères, notamment dans les fonderies de cuivre.
Utilisation du pentaoxyde de diarsenic
- Intermédiaire de synthèse pour la production d’arséniates métalliques. Il a également été utilisé comme défoliant avant récolte sur les cultures de coton et aussi comme xyloprotecteur.
Utilisation de l’arséniate de calcium
- Insecticide et comme fongicide, pour la protection des cultures (vignes, fruits, légumes et en particulier, pommes de terre) jusqu’au début des années 1970,
- Intermédiaire de synthèse.
Utilisation de l’arsénite de sodium
- Herbicide et antiparasitaire à usage agricole (traitement des vignes jusqu’à son interdiction en 2001).
Utilisation de l’arsénite de cuivre
- Pigment de peinture et xyloprotecteur.
Utilisation du trichlorure d’arsenic
- Intermédiaire de synthèse et réactif de laboratoire.
Utilisation de l’acide arsénique
- Traitement des feuilles de cuivre utilisées dans la fabrication de circuits imprimés.
La mise en place de dispositions réglementaires dans l’Union européenne relatives aux composés de l'arsenic, limite leur utilisation dans les produits antisalissures et dans les produits destinés à être utilisés pour le traitement des eaux industrielles (voir l’annexe XVII du règlement REACH) et interdit l'emploi de l’acide arsénique, du trioxyde de diarsenic et du pentaoxyde de diarsenic (voir l’annexe XIV du règlement REACH).
Par ailleurs, les fongicides dits CCA, constitués d’une association de dérivés hydrosolubles du chrome hexavalent (anhydride chromique et bichromate de sodium ou de potassium), de cuivre (oxyde, hydroxyde ou sulfate) et d’arsenic (pentoxyde, trioxyde ou arséniate de sodium), ont été employés comme xyloprotecteurs pour le traitement des bois extérieurs. Des dispositions réglementaires en ont limité les applications à partir du milieu des années 2000, mais leur emploi n’est pas complètement interdit.
Propriétés physiques [4-14]
L'arsenic se présente généralement sous forme de cristaux gris, brillants, d'aspect métallique. Il existe sous deux autres formes allotropiques : l'arsenic jaune et l'arsenic noir.
Les caractéristiques physiques de l'arsenic et de ses principaux composés sont indiquées dans le tableau ci-dessous.
| Nom Substance | Formule | N° CAS | Etat Physique | Solubilité | Masse molaire | Point de fusion | Point d'ébullition | Densité | Pression de vapeur | Coefficient de partage n-octanol / eau (log Pow) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Arsenic |
As |
7440-38-2 |
Solide |
Insoluble dans l'eau (10 mg/L à 20 °C). |
74,92 g/mol |
817 °C sous 2800 kPa |
De 612 à 615 °C avec sublimation |
5,727 (D 25 4) |
1 Pa à 280 °C |
|
| Trichlorure d'arsenic |
AsCl 3 |
7784-34-1 |
Liquide |
Décomposé par l'eau pour former du trioxyde de diarsenic et du chlorure d'hydrogène. |
181,28 g/mol |
De -8,5 à -16 °C |
130 °C |
2,15 (D 25 4) |
13 hPa à 23,5 °C 53 hPa à 50 °C |
|
| Arsénite de sodium |
NaAsO 2 |
7784-46-5 |
Solide |
Très soluble dans l'eau (1000 g/L à 25 °C), légèrement soluble dans l'éthanol. |
129,9 g/mol |
150 °C |
Se décompose en chauffant |
1,87 |
-3,28 | |
| Arsénite de cuivre |
CuHAsO 3 |
10290-12-7 |
Solide |
Insoluble dans l'eau, soluble dans les acides et l'ammoniaque. |
187,5 g/mol |
Se décompose en chauffant |
||||
| Pentaoxyde de diarsenic (Anhydride arsénique) |
As 2O 5 |
1303-28-2 |
Solide |
Très soluble dans l'eau (1500 g/L à 16 °C) ; soluble dans l'alcool et les acides. |
229,84 g/mol |
315 °C avec décomposition |
4,32 |
|||
| Arséniate de calcium |
Ca 3(AsO 4) 2 |
7778-44-1 |
Solide |
Peu soluble dans l'eau (0,13 g/L à 25 °C), soluble dans les acides dilués. |
398,08 g/mol |
1455 °C |
3,62 |
|||
| Trioxyde de diarsenic |
As 2O 3 |
1327-53-3 |
Solide |
37 g/L à 20 °C |
197,84 g/mol |
275 °C (cubique) ou 313 °C (monoclinique) |
De 460 à 465 °C |
De 3,73 à 3,86 |
0,033 Pa à 25 °C 8,8 kPa à 312 °C |
|
| Acide arsenique |
H 3AsO 4 |
7778-39-4 |
Solide (forme hémihydratée, H 3AsO 4. 1/2 H 2O) |
302 g/L à 12,5 °C (forme hémihydratée) |
141,9 g/mol |
35 °C (forme hémihydratée) |
Perte d'eau à 160 °C (forme hémihydratée) |
2,2 (forme hémihydratée) |
1,3 kPa à 15 °C 1,845 kPa à 25 °C (forme hémihydratée) |
Propriétés chimiques [6, 10-16]
- Arsenic :
L'arsenic s'oxyde à l'air humide et se recouvre rapidement d'une couche de trioxyde de diarsenic (As2O3).
Il brûle dans l'oxygène en donnant des fumées toxiques (As2O3) ; quand il est chauffé en présence d'halogènes, il se forme des trihalogénures ; il se combine avec le soufre en engendrant les composés AsS, As2S3 et As2S5 .
L'arsenic peut réagir violemment en présence d'agents oxydants.
- Trichlorure d'arsenic
Ce chlorure d'arsenic se décompose à la lumière.
Il réagit violemment avec les bases, l'ammoniac, les acides forts et les oxydants puissants.
Au contact de l'air humide, il donne des fumées corrosives (chlorure d'hydrogène).
Il attaque les huiles et les graisses.
- Pentaoxyde de diarsenic
Le pentaoxyde de diarsenic est un composé peu stable qui se dissocie en oxygène et trioxyde de diarsenic ; il reagit avec l'eau pour former de l'acide arsénique. C'est un agent oxydant capable de libérer le chlore du chlorure d'hydrogène. Il réagit aves les acides avec formation de trihydrure d'arsenic.
- Trioxyde de diarsenic
Le trioxyde de diarsenic est un composé amphotère avec prédominance, toutefois, de ses propriétés acides : ses solutions aqueuses sont faiblement acides.
Le produit se dissout facilement dans les alcalis avec formation d’arsénites et dans les acides (avec HCI, formation de trichlorure d’arsenic).
Sous l’action d’oxydants tels que l’ozone, le peroxyde d’hydrogène ou l’acide nitrique, le trioxyde de diarsenic est converti rapidement en pentaoxyde de diarsenic As2O5. La réaction peut être explosive, notamment avec le peroxyde d’hydrogène. Avec le chlorate de sodium, le trioxyde de diarsenic forme un mélange spontanément inflammable.
Sous l’action de réducteurs, tels que l’hydrogène naissant, en milieu acide ou alcalin, le trioxyde de diarsenic est réduit en arsenic et du trihydrure d'arsenic AsH3, gaz très toxique, peut être formé.
Des réactions violentes peuvent avoir lieu avec des halogènes à l’état gazeux, des halogénures ou des halogénates.
- Acide arsénique
Il réagit avec les bases avec formation de trihydrure d'arsenic ; c'est un agent oxydant fort. Il est incompatible avec l'ammoniac, les amines et les amides. Il réagit lentement avec certains métaux tels que l'aluminium et le zinc avec formation de trihydrure d'arsenic.
- Arsenite de sodium
Il peut réagir dangereusement avec le fluor, l'acide nitrique et les agents réducteurs puissants.
- Arseniate de calcium, arsenite de cuivre
Ils peuvent réagir avec les acides pour former du trihydrure d'arsenic.
De nombreuses opérations industrielles où interviennent des composés de l'arsenic sont susceptibles de dégager du trihydrure d'arsenic.