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Sources de données thermodynamiques pour les matériaux inorganiques

Pierre Benigni IM2NP – CNRS – Marseille

1ère version : Réunion GDR TherMatHT - Thiais 16-17 janvier 2014

Dernière mise à jour 18/11/2016

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Contexte : un paysage fragmenté• Sources de données thermodynamiques très diverses

– Etablies par de nombreuses communautés scientifiques• Métallurgie • Géosciences• Nucléaire• …

– Issues de divers pays ou groupes de pays ayant des démarches parallèles et non coordonnées (en particulier avant 1989)

• USA• Europe• URSS

– Au sein de consortiums avec des buts divers• Applicatifs, ex : JANAF = propulsion de fusées• « Normatifs », ex : CODATA Key Values, éléments SGTE

• Conséquence les données sur un système chimique ont des origines multiples– Un même système d’oxyde peut correspondre à la fois

• un laitier sidérurgique, • une phase géologique,• un verre d’enrobage de déchets nucléaires

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Sujet de l’exposé• Restrictions

– Pas la chimie organique• Stull, D.R., Westrum Jr., E.F. and Sinke, G.C. (1969) The Chemical Thermodynamics

of Organic Compounds. John Wiley and Sons, Inc., New York• ….

– Pas les articles (= sources primaires de données)– Uniquement les éléments et les substances– Uniquement les compilations – Forcément non exhaustif !

• Compilations : 2 catégories– Compilations critiques

• de référence • insuffisamment documentées

– Autres compilations• d’articles primaires sans analyse critique• de compilations• mixtes

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Compilations critiques de référence • Basée sur une analyse exhaustive de la littérature primaire:

– les références de tous les articles analysés sont indiquées• Tables de valeurs accompagnées d'un texte qui explique en détail

comment les données ont été sélectionnées et/ou calculées • L'erreur associée aux données est estimée • L'établissement de ce type de compilations exige un énorme travail donc

ces compilations sont – très peu nombreuses – couvrent un nombre limité d'espèces et de systèmes

• Exemples : • Hultgren et al. sur les éléments et les binaires• Thermodynamic Properties of Individual Substances (Gurvich et al.)• Tables JANAF

• Ces sources, – présentent la fiabilité maximale, – sont à privilégier dans la plupart des cas,

• en particulier en l'absence de données postérieures à leur parution

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Compilations critiques insuffisamment documentées

• N'indiquent pas forcément toutes les sources bibliographiques

• Ne justifient pas le choix des valeurs présentées– Même si le travail critique a été effectué– Exemple : tables NBS

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Compilations de compilations• Pas basées uniquement sur une analyse des articles originaux

et sur des calculs indépendants• Reproduisent en grande partie les données d'autres ouvrages,

dans certains cas : – sans apporter d'analyse thermodynamique supplémentaire– sans information détaillée sur les sources – le mélange de plusieurs sources ne garantit pas forcément la

cohérence interne de la base de données • Couvrent un grand nombre d'espèces • Exemple

– Thermochemical Data of Pure Substances, Barin

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Eléments et substances

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Fonctions tabulées• Sous P standard (1 bar = 0.1MPa), en l'absence de transitions de phases, il

est nécessaire et suffisant pour calculer l'ensemble des fonctions thermodynamiques d'une espèce à T de connaître– DfH°(298.15 K) à partir des espèces de référence– Et Cp

° de 0 à T considérée– Souvent, les données sont tabulées à T 298.15K

• S°(298.15 K)• Cp°(T) de 298.15K à T considérée

• Pas de présentation unifiée, suivant les compilations, on trouve tabulées– Les grandeurs de formation

• DfH°, DfG°, Log Kf à 0 K et/ou à 298.15 K et/ou en fonction de T– Les évolutions avec la température

• Cp°, S° à 298.15K ou aussi en fonction de T• éventuellement gef°(T) = -(G°(T)-H°(298.15))/T• H°(T) - H°(0 ou 298.15) ou uniquement H°(298.15) - H°(0)• parfois des expressions analytiques des évolutions des fonctions avec la

température sont données

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Les grandeurs de formation

• Sont obtenues généralement expérimentalement– DfH

• par calorimétrie (1ère loi)• par analyses en 2ème et/ou 3ème loi de mesures de constantes

d’équilibres en fonction de T– pression de vapeur– f.e.m

– DfG°, Log Kf • par mesure de constante d’équilibre

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Les évolutions avec la température• Pour les phases condensées solides ou liquides

– pas (encore) de base théorique permettant de calculer les fonctions thermodynamiques avec une précision suffisante.

– Cp ou H°(T)-H(298.15K) sont mesurées par calorimétrie en fonction de T • lissage par des expressions semi-empiriques• Exemple : Cp°(T) = a + bT + CT2 + d/T²

– les températures et enthalpies de transition sont mesurées par analyse thermique et calorimétrie

• Pour un gaz parfait, état standard du gaz– Les fonctions thermodynamiques sont calculées à partir de la fonction de

partition des états de la molécule ou des atomes du gaz – L'énergie d'une molécule dans un gaz est représentée comme la somme de 2

contributions indépendantes • mouvement de translation de la molécule• mouvement interne (intramoléculaire) : mouvements de rotation, de vibration et leur

couplage

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Quelques pièges à la lecture des tables• Vérifier les unités d’énergie (cal ou J) et les unités exprimant la quantité de matière

– Grandeurs molaires : quelle définition de la mole pour les composés, 1 atome par mole (g-atom ou mole d’atome) ou plusieurs ?

– Grandeurs massiques (g ou kg)• Comparer plusieurs sources et plusieurs éditions de la même source, vérifier les

errata éventuellement publiés– En cas de divergence se reporter aux publications originales

• Vérifier les états de référence– Généralement : état standard = 1 bar + éléments sous leur forme stable à T– Cependant, les grandeurs de formation des oxydes complexes sont souvent données par

rapport aux oxydes simples plutôt que par rapport aux éléments• Changement de la pression standard de 1 atm (*) à 1 bar (°) en 1979

– Effet négligeable sur les phases condensées– nécessite de corriger dans les publications antérieures à 1979 et aussi dans certaines

références postérieures toujours référées à l'ancienne valeur !• S°, gef° pour tous les gaz

– S°(298.15) - S*(298.15) = R ln(p*/p°) = R ln(1.01325) = 0.109442 J.mol-1.K-1

– Idem pour la Gibbs Energy Function– DfG° et log K pour toute substance impliquée dans une réaction avec les gaz

• DfG°(298.15) - DfG*(298.15) = – d R 298.15 ln(1.01325) = – d 32.630 J.mol-1• d = nombre entier relatif = variation du nombre de moles de gaz dans la réaction de formation

– Pas de correction à appliquer sur DfH (ni sur Cp)• La nature du log dans les constantes d’équilibre

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Quelques références historiques

• 1880-1900– Thermochemische Untersuchungen, Vol. 1 - 4; J. Thomsen; J. k Barth,

Leipzig (1882 - 87)– Thermochimie. Données et Lois Numériques, Vol. 1 - 2; M. Berthelot;

Gauthiers-Villars et fils, Paris (1897)• 1900-1930

– Thermodynamics and the Free Energy of Chemical Substances; G. N. Lewis and M. Randall; McGraw-Hill Book Co., New York (1923)

– Oxidation States of the Elements and their Potentials in Aqueous Solution; W. M. Latimer; Prentice-Hall, New York (1938, 1952)

– International Critical Tables of Numerical Data, Physics, Chemistry and Technology,Vol. I - VII; E. W. Washburn, Editor-in-Chief; McGraw-Hill Book Co., New York (1926 – 1930)

• https://app.knovel.com/web/toc.v/cid:kpICTNDPC4/viewerType:toc/root_slug:international-critical/url_slug:kt002VH4R4

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Compilations critiques

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Hultgren et al.• US Atomic Energy Commission

– 1963 : Selected Values of Thermodynamic Properties of Metals and Alloys,

• R. Hultgren, R.L. Orr., P.D. Anderson, K.K. Kelley, J. Wiley and Sons, New York

• US Atomic Energy Commission + AISI– révision des données de 1963 et extension aux éléments non

métalliques – 1973, publication par l’ASM (American Society for Metals)

• Selected Values of the Thermodynamic Properties of the Elements, • Selected values of the Thermodynamic Properties of Binary Alloys

– R. Hultgren, P.D. Desai, D.T. Hawkins, M. Gleiser, K.K. Kelley, Wagman

– Données réutilisées par de nombreuses autres compilations– Nombre très restreint de systèmes binaires

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Tables NBS• National Bureau of Standards (NBS, 1901 – 1988) devenu en 1988 le National Institute of

Standards and Technology (NIST)– Agence du U.S. Department of Commerce

• Thermochemistry of the Chemical Substances– F. R. Bichowsky and F. D. Rossini; Reinhold Publishing Co., New York (1936)– 3700 substances

• Selected Values of Chemical Thermodynamic Properties, – NBS Circular 500; F. D. Rossini, D. D. Wagman, W. H. Evans, S. Levine, and I. Jaffe; U. S. Government

Printing Office, Washington, D. C. (1952)• 7000 substances

– 1961 : reprint• Mises à jour = série des NBS Technical notes 270

– 270-1(1965)-2(1966)-3(1968)– 270-4 à 8 entre 1969-1981

• 1982 compilation de toutes les tables de la série NBS 270– The NBS tables of chemical thermodynamic properties : selected values for inorganic and C1 and C2

organic substances in SI units, – Wagman D.D., Journal of Physical and Chemical Reference Data, Vol. 11, Suppl. 2 (1982) – + errata publié J. Phys. Chern. Ref. Data, Vol. 18, No.4, 1989 !!!– téléchargeable en pdf sur site NIST – intégrée au Chemistry Webbook du NIST: http://webbook.nist.gov

• Données – uniquement à 0 et à 298.15K

• Ne reprend pas les données sur les transitions de phases figurant dans la Circular 500– incluant les mises en solution et dilutions dans l’eau

• Très intéressantes pour la calorimétrie de dissolution en bain aqueux

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JANAF• Thermodynamic Properties of the Elements, D. R. Stull and G. C. Sinke; Advances

in Chemistry No. 18, American Chemical Society, Washington, D. C. (1956)• JANAF = Joint Army Navy Air Force

– programme lancé par le U.S. Department of Defense en 1959 – Objet = calculs de propulsion de fusées

• 4 éditions– JANAF Thermochemical Tables; D. R. Stull, Editor; NTIS, U. S. Department of Commerce,

Washington, D. C. (1965)• 22 éléments, 625 substances• + add1 (1966) + add2 (1967) + add3 (1968)

– JANAF Thermochemical Tables (Second Edition); D. R. Stull and H. Prophet, Editors; NSRDS-NBS 37, U. S. Government Printing Office, Washington, D. C. (1971)

• + add(1974) + add(1975) + add(1978) + add(1982)– JANAF Thermochemical Tables (Third Edition); M. W. Chase, Jr.,C. A Davies, J. R. Downey,

Jr., D. J. Frurip, R. A McDonald, and A N. Syverud; J. Phys. Chem. Ref. Data 14, Supplement l (1985)

• 47 éléments, 1800 substances– NIST-JANAF Thermochemical Tables 4th Ed., M.W. Chase, Journal of Physical and

Chemical Reference Data, Monograph No. 9 (Part I and Part II), 1952 p. (1998)• téléchargeable en pdf sur site du NIST

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Thermodynamic properties of individual substances

• Origine du projet – Programme lancé par l’Académie des Sciences de l’URSS en 1956– Objet = thermochimie des produits de combustion pour calculs de moteurs

• Editions en russe : Glushko et al.– 1st 1956 (3 vol.) : Thermodynamic properties of combustion products, 21 éléments, 234

substances– 2nd 1962 (2 vol.) : Thermodynamic properties of individual substances, 31 éléments, 335

substances– 3rd 1978-83 (4 vol.) : 47 éléments, 1070 substances, + 5ème vol. à sortir date ?

• Editions en anglais : Gurvich et al.– Traduction avec révision/mise à jour de la 3ème édition russe + ajouts– 1989 vol 1 : 4th ed. in 2 parts (texte + tables)– 1991 vol 2 : in 2 parts– 1994 vol 3 : in 2 parts– Volumes 4 et 5 jamais parus

• Des expressions analytiques de la gef° sont données en plus des valeurs tabulées • Ivtanthermo

– Thermodynamic Database and Software System for PC

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CODATA• Committee on Data for Science and Technology

– Effort international d’harmonisation des données– “Task Group on Key Values For Thermodynamics” lancé en 1968

• USA, URSS, GB, Suède• Les “key values” : grandeurs thermodynamiques des substances (et des éléments

correspondants) qui interviennent systématiquement dans l’analyse et le traitement des mesures thermodynamiques et la préparation de tables de données thermodynamiques– DfH°(298.15), S°(298.15) et H°(298.15)-H°(0)– Codata Recommended Key Values For Thermodynamics 1977 - Report of the Codata Task

Group on Key Values For Thermodynamics, ICSU CODATA Bulletin, Vol. 28 (1978) – Cox, J. D.; Wagman, D.D. and V. A. Medvedev, V. A., CODATA Key Values for Thermodynamics

Hemisphere Publishing Corp., New York (1989)• 151 espèces• http://www.codata.org/resources/databases/key1.html

• Des monographies :– CODATA Thermodynamic Tables: Selections for Some Compounds of Calcium and Related

Mixtures: A Prototype Set of Tables; D. Garvin, V. B. Parker, and H. J. White, Jr., Editors; Hemisphere Publishing Corp., New York 1987

– Thermodynamic Data, Models, and Phase Diagrams in Multicomponent Oxide Systems Fabrichnaya, O. B., Saxena, S. K., Richet, P., & Westrum, E. F. Springer (2004)

• Données en pression

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US Bureau of Mines• Contributions to the Data of Theoretical Metallurgy, Vol. I - XVI; K.K. Kelley et al.; U.

S. Bureau of Mines– 1932-1954 Bulletins B350 (I) à B542 (XII)– 1960 B584 (XIII) elements + inorganic compounds– 1961 B592 (XIV) elements + inorganic compounds– 1976 B668 (XVI) Ni and compounds

• 1982– L. B. Pankratz, Thermodynamic Properties of Elements and Oxides, U.S. Bureau of Mines

Bulletin B672• 1984

– L. B. Pankratz, Thermodynamic Properties of Halides, U.S. Bureau of Mines Bulletin B674– L.B. Pankratz, J.M. Stuve, and N.A. Gokcen, Thermodynamic Data for Mineral

Technology, U.S. Bureau of Mines Bulletin B677• Revue jusqu'à 1979 pour les oxydes et 1982 pour autres composés

• 1987– Pankratz, L. B.; A. D. Mah and S. W. Watson Thermodynamic Properties of Sulfides, U. S.

Bureau of Mines Bulletin, B689• 1994

– Pankratz, L. B., Thermodynamic Properties of Carbides, Nitrides, and Other Selected Substances". U. S. Bureau of Mines Bulletin B696

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Chalcogénures

• Origine du projet– Découverte des applications des verres de chalcogénures

dans la microélectronique– Besoin de compiler les nombreuses données

thermodynamiques disponibles

• Thermodynamic Data for Inorganic Sulphides, Selenides and Tellurides; – K C. Mills, Butterworths and Co., London (1974)

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Matériaux réfractaires : oxydes carbures, nitrures et borures

• Projet dirigé par U.S. Air Force Materials Laboratory

• Thermodynamics of certain refractory compounds– H. L. Schick, Academic Press, New York London

(1966)– Vol. 1: Discussion of theoretical studies– Vol. 2: Thermodynamics tables, bibliography and

property file

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Thermodynamic Data on Metal Carbonates and Related Oxides

• Y. Austin Chang and Nazeer Ahmad (University of Wisconsin-Madison)

• Ouvrage de 235 p édité en 1982 par la “Metallurgical Society of AIME”

• Compilation critique d’autres compilations mais aussi d’articles originaux

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Hegelson et al.• Département de Géologie et de Géophysique de l’Université

de Californie à Berkeley– Compilation critique concernant des systèmes d’intérêt géologique– Incluant la dépendance en température ET en pression

• Helgeson, H.C. 1969. “Thermodynamics of Hydrothermal Systems at Elevated Temperatures and Pressures.” American Journal of Science, 267(6), 729-804

• Helgeson, H.C.; Delany, J.M.; Nesbitt, H.W.; and Bird, D.K. 1978. “Summary and Critique of the Thermodynamic Properties of Rock Forming Minerals.” American Journal of Science, 278-A, 1-229

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Holland et Powell• Holland : Département des Sciences de la Terre de l’université de

Cambridge (UK) • Powell : Ecole des Sciences de la Terre de l’Université de Melbourne

(Australie)• Base de donnée pour des systèmes d’intérêt géologique et pétrolier

– Holland, T.J.B. 1989. “Dependence of Entropy on Volume for Silicate and Oxide Minerals: A Review and a Predictive Model.” American Mineralogist, 74, 5-13.

– Holland, T.J.B., and Powell, R. 1985. “An Internally Consistent Thermodynamic Dataset with Uncertainties and Correlations: 2. Data and Results.” Journal of Metamorphic Geology, 3, 343-370.

– Holland, T.J.B., and Powell, R. 1990. “An Enlarged and Updated Internally Consistent Thermodynamic Dataset with Uncertainties and Correlations: The System K2O-Na2O-CaO- MgO-MnO-FeO-Fe2O3-Al2O3-TiO2-SiO2-C-H2-O2.” Journal of Metamorphic Geology, 8, 89-124.

– Holland, T.J.B., and Powell, R. 1998. “An Internally Consistent Thermodynamic Dataset for Phases of Petrological Interest.” Journal of Metamorphic Geology, 16, 309-343.

– Holland, T.J.B., and Powell, R. 2011. “An Improved and Extended Consistent Thermodynamic Dataset for Phases of Petrological Interest, Involving a New Equation of State for Solids.” Journal of Metamorphic Geology, 29, 333-383.

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Autres compilations

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Kubaschewski, Evans, Alcock, Barin, Knacke et al.• Metallurgical Thermochemistry (150 pages de tables)

– 5 éditions : 1951, 1955, 1958 (1964 traduite en français), 1967, 1979– 1993, 6ème édition = Materials Thermochemistry (Pergamon Press )

• Kubaschewski, O., Alcock, C. B., & Spencer, P. J. • Thermochemical Properties of Inorganic Substances

– Springer– 1973 : 1ère édition I. Barin and O. Knacke– 1977 : Supplement I. Barin, O.Knacke, O.Kubaschewski– 1991 : 2ème édition O. Knacke, O. Kubaschewski, K. Kesselmann

• Thermochemical Data of Pure Substances; I. Barin – VCH Weinheim– 1989 : 1ère édition, 2370 tables– 1993 : 2ème édition– 1995 : 3ème édition, 2518 tables représentant 3297 substances/phases– Largement basé sur d’autres compilations

• JANAF, NBS, Hultgren…• Très large éventail de substances

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Binnewies and Milke• Institut de Chimie Inorganique de l’Université de

Hanovre• Thermochemical Data of Elements and Compounds

– compilation éditée par Wiley-VCH Weinheim– First Edition 1999 – Second, Revised and Extended Edition 2002 : 928 pages

• Données compilées à partir de 8 autres compilations et 500 articles originaux

• 5200 espèces

– Les données ne sont pas tabulées mais présentées sous forme compacte :

• DH298, S298, équation Cp(T)

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SGTE - Landolt-Börnstein

• Thermodynamic Properties of Inorganic Materials –Landolt-Börnstein Group IV (Physical Chemistry), vol. 19– Compiled by SGTE : Scientific Group Thermodata Europe– Pure Substances – Subvolume A with CD-ROM

• Heat Capacities, Enthalpies, Entropies and Gibbs Energies, Phase Transition Data• Part 1 : 1999, Elements and Compounds from AgBr to Ba3N2

• Part 2 : 1999, Compounds from BeBr ‹g› to ZrCl2 ‹g›• Part 3 : 2000, Compounds from CoCl3 to Ge3N4

• Part 4 : 2001, Compounds from HgH ‹g› to ZnTe ‹g›

• Voir aussi– Bases « éléments » et « substances » des logiciels de calculs

thermodynamique– SGTE Pure Element Database (UNARY) 5.0 (2009)– SGTE SGSUB Substance database : 4300 espèces gazeuses ou condensées– Base Thermodata « Thermocomp Database » : 5089 éléments + espèces

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US Geological Survey – Robie et al.• Institut d'études géologiques des États-Unis : organisme gouvernemental

américain consacré aux sciences de la Terre, créé en 1879• Thermodynamic Properties of Minerals and Related Substances at 298.15°K

(25.0°C) and One Atmosphere (1.013 Bars) Pressure and at Higher Temperatures– Robie, R. A. and Waldbaum, D. R. USGS Bulletin 1259 – 1968 1er tirage, 1970 2ème tirage

• Thermodynamic Properties of Minerals and Related Substances at 298.15 K and 1 Bar (105 Pascals) Pressure and at Higher Temperatures– Robie, R. A., Hemingway, B. S., & Fisher, J. R. USGS Bulletin 1452

• 1978 1èr tirage, 1979 2ème tirage avec corrections, 1984 3ème tirage– Robie, R. A. and Hemingway, B. S. USGS Bulletin 2131

• 1995 : révise et complète le USGS Bulletin 1452• Particularités

– Dans le bulletin 1452, les grandeurs de formation des oxydes complexes sont données par rapport aux éléments ET par rapport aux oxydes simples

– Le volume molaire des phases est donné

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Sidérurgie• F. D. Richardson and J. H. E. Jeffes: “ Thermodynamics of

Substances of Interest in Iron and Steelmaking” Journal of Iron Steel Institute– I. Oxides, 160, No.3, Nov.,(1948), 261– II. Compounds between Oxides, 166, No.3, Nov.,(1950), 213– III. Sulphides, 170, No.2, June,(1952), 165– IV. Carbides and Carbon in Iron, 175 (1953), 33

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Nucléaire : OECD Nuclear Energy Agency (NEA) Data Bank• The OECD Nuclear Energy Agency (NEA) was

established on 1st February 1958 under the name of the OEEC European Nuclear Energy Agency. It received its present designation on 20th April 1972, when Japan became its first non-European full member.

• Possibilité de demander un accès en ligne aux données sous forme numérique (fichiers TDB ?)

• L'accès aux rapports publiés est libre :– Vol. 1. Chemical Thermodynamics of Uranium, (1992)– Vol. 2. Chemical Thermodynamics of Americium,

(1995)– Vol. 3. Chemical Thermodynamics of Technetium,

(1999)– Vol. 4. Chemical Thermodynamics of Neptunium and

Plutonium, (2001).– Vol. 5. Update on the Chemical Thermodynamics of

Uranium, Neptunium, Plutonium, Americium and Technetium, (2003)

– Vol. 6. Chemical Thermodynamics of Nickel, (2005)

– Vol. 7. Chemical Thermodynamics of Selenium, (2005)

– Vol. 8. Chemical Thermodynamics of Zirconium, (2005)

– Vol. 9. Chemical Thermodynamics of Complexes and Compounds of U, Np, Pu, Am, Tc, Zr, Ni and Se with Selected OrganicLigands, (2005)

– Vol. 10. Chemical Thermodynamics of Solid Solutions of Interest in Nuclear WasteManagement. A State-of-the-Art Report, (2007)

– Vol. 11. Chemical Thermodynamics of Thorium, (2008)

– Vol. 12. Chemical Thermodynamics of Tin, (2012)

– Vol 13a. Chemical Thermodynamics of IronPart 1, (2013).

• + 4 errata publiés :– Tc, – Updates U, Pu, Am, Tc,– Ni,– Se

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Un journal de compilations critiques• Journal of Physical and Chemical Reference Data

– provides “critically evaluated physical and chemical property data, fully documented as to the original sources and the criteria used for evaluation”

– JPCRD Reprints– JPCRD Monographs and Supplements

• http://www.nist.gov/srd/index.cfm

• Exemple : vaporisation des oxydes– Pedley, J. B., & Marshall, E. M. (1983). Thermochemical data for gaseous

monoxides. Journal of physical and chemical reference data, 12(4), 967–1032– Lamoreaux, R., & Hildenbrand, D. (1984). High Temperature Vaporization

Behavior of Oxides. I. Alkali Metal Binary Oxides. Journal of physical and chemical reference data, 13(1), 151–173

– Lamoreaux, R., Hildenbrand, D., & Brewer, L. (1987). High-Temperature Vaporization Behavior of Oxides II. Oxides of Be, Mg, Ca, Sr, Ba, B, Al, Ga, In, Tl, Si, Ge, Sn, Pb, Zn, Cd, and Hg. Journal of physical and chemical reference data, 16(3), 419–443

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Chemistry WebBook du NIST• http://webbook.nist.gov/

– En libre accès (jusqu’à aujourd’hui)

• Données thermochimiques sur plus de 7000 composés organiques et minéraux :– Enthalpies de formation, de combustion, capacité thermique, entropie, enthalpie et

température de transition de phases, pression de vapeur

• Données de thermochimie de réaction pour plus de 8 000 réactions :– Enthalpie de réaction– Énergie libres de réaction

• + bien d’autres données : – Spectres IR pour plus de 16 000 composés, spectres de masse pour plus de 33 000

composés, spectres d'UV/Vis pour plus de 1 600 composés– Données de chromatographie en phase gazeuse pour plus de 27 000 composés– Spectres électroniques et vibrationnels pour plus de 5 000 composés– Constantes des molécules diatomiques (données spectroscopiques) pour plus de 600

composés– Données d'ionisation pour plus de 16 000 composés– Données des propriétés thermophysiques pour 74 fluides

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Comparaison des sources de données

• Une évaluation d’une liste de compilations critiques est faite dans l’introduction des tables de Gurvich

• T. J. Wolery, M. Sutton, Evaluation of Thermodynamic Data, Report LLNL-TR-640133, July 1, 2013– Comparaison approfondie des données issues de diverses

compilations – dans le but de bâtir une base de données thermodynamique

adaptée à l’étude du stockage profond des déchets radioactifs aux USA (Yucca Mountain Project)

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Compilations données thermophysiques - 1

• On trouve aussi des données sur les coefficients de dilatation ou les capacités thermiques dans les compilations de données thermophysiques

• Projet sponsorisé par la “WrightAir Development Division” US Air Force– Handbook of thermophysical properties of solid materials, Revised Edition, A.

Goldsmith, T. E. Waterman, H. J. Hirschhorn (1961)– Vol. I : Elements– Vol. II : Alloys– Vol. III : Ceramics– Vol. IV : Cermets, intermetallics, polymerics and composite– Vol. V : Appendix

• Mise à jour en 1967– Touloukian, Y. S. (Editor), Thermophysical Properties of High Temperature Solid

Materials, Vols. I to 6, The Macmillan Co., New York, 8549 pp., 1967.

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Compilations données thermophysiques - 2

• Programme lancé en 1957 par le Thermophysical Properties ResearchCenter (TRPC) Purdue University et intégré au National Standard Reference Data System (USA)– Thermophysical Properties of Matter (the TRPC data series - Purdue

university), Y.S. Touloukian, C.Y. Ho (1970)• Vol. 4 : Specific Heat – Metallic elements and alloys• Vol. 5 : Specific Heat – Nonmetallic solids• Vol. 6 : Specific Heat – Nonmetallic liquid and gases• Vol. 12 : Thermal Expansion – Metallic Elements and Alloys• Vol. 13 : Thermal Expansion – Nonmetallic Solids

• Ebert, H . « Thermal Expansion of Solid and Liquid Technical Materials » in Landolt-Börnstein Zahlenwerte und Funktionen aus Physik, Chemie, Astronomie. Geophysik, und Technik, 6th Edition, Vol. IV, Part 4, Springer-Verlag, Berlin, 781-874, 1967

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Données thermodynamiques calculées• Les calculs Ab-Initio par méthode DFT permettent de

déterminer DfH à 0K, DmixH (DFT - CE, DFT - SQS), S, CV (DFT -codes phonons)

• Bases de données contenant des valeurs de DfH à 0K, – The Materials Project (Berkeley university)

• https://materialsproject.org– The AFLOW ab-initio binary alloy library (consortium de 12 universités)

• http://materials.duke.edu– An Open Quantum Materials Database (Northwestern University)

• http://www.oqmd.org/– Alloy Database (Carnegie Mellon University)

• http://alloy.phys.cmu.edu/– …

Pierre Benigni 38

Données thermodynamiques calculées• Modèle théorique de Miedema pour les enthalpies

de formation– calculateur en ligne : Entall Database (Institute of

Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences)

• http://www.entall.imim.pl/calculator/

– Programme à télécharger : « Miedema Calculator » (Zhang et al., Los Alamos National Laboratory)

• https://zrftum.wordpress.com/