Sources de données thermodynamiques

Pierre BENIGNI

IM2NP, UMR CNRS 7334, Aix-Marseille Université, Univ. de Toulon

Cette page a été créée suite à la présentation “Sources de données thermodynamiques” faite par notre collègue Pierre BENIGNI lors de la réunion du GDR TherMatHT à Thiais les 16 et 17 janvier 2014. Elle est régulièrement actualisée.

1. Contexte : un paysage fragmenté

Dans la littérature scientifique, les sources de données thermodynamiques sont très diverses. Ces données ont en effet été établies par de nombreuses communautés scientifiques (métallurgie, géosciences, nucléaire…). Elles sont de plus issues de divers pays ou groupes de pays ayant eu des démarches parallèles ou non coordonnées, en particulier avant 1989: USA, Europe, URSS. Elles peuvent aussi avoir été établies au sein de consortiums avec des buts eux-mêmes très différents : applicatif comme la propulsion de fusées pour les tables JANAF, ou normatif, comme la définition de « Key Values » par le CODATA ou le choix de données des éléments purs par le SGTE. Par conséquent, les données sur un système chimique peuvent avoir des origines multiples.

Pour donner un exemple plus concret, un même système d’oxydes peut correspondre à la fois à un laitier sidérurgique, une phase géologique, ou un verre d’enrobage de déchets nucléaires.

2. Contenu de cette page

Il est impossible d’être exhaustif sur un tel sujet et notre recensement des sources de données thermodynamiques fait nécessairement l’objet de quelques restrictions.

L’objectif est ici de proposer un recensement des sources secondaires que sont les compilations et autres bases de données thermodynamiques. Les articles, sources primaires dans lesquelles les données sont publiées, ne sont pas l’objet de notre démarche. L’inventaire sera focalisé sur les éléments chimiques et les phases à composition fixe, appelées phases stœchiométriques, substances pures, ou unaires dans la terminologie thermodynamique. Certaines des sources évoquées ici contiennent aussi des données sur les phases à composition variable que sont les solutions. Enfin notre inventaire est restreint au champ des matériaux inorganiques même si certaines sources contiennent aussi des données de substances organiques. Pour la chimie organique, une publication de référence, bien que déjà ancienne, est la compilation « 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 ».

Pour finir il faut souligner que toutes les compilations ne sont pas comparables en terme d’effort de critique et de mise en cohérence des données contenues. On peut distinguer deux catégories de compilations :

  • les compilations critiques qui peuvent être dites de référence pour certaines d’entre-elles ou insuffisamment documentées pour d’autres,
  • les autres compilations regroupant des données primaires issues d’articles, des données issues d’autres compilations, et parfois les deux à la fois.

3. Types de compilations

Les compilations critiques de référence sont basées sur une analyse exhaustive de la littérature primaire à la date de la compilation de plus, les références de tous les articles analyses sont indiquées. On y retrouve des 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 généralement estimée. L’établissement de ce type de compilation exige un énorme travail critique qui réduit nécessairement le nombre de ces compilations ainsi que le nombre d’espèces et de systèmes couverts dans chacune d’entre elles. Quelques exemples : Hultgren et al. sur les éléments purs et les systèmes binaires, Thermodynamic Properties of Individual Substances de Gurvich et al., les tables JANAF… Ces sources présentent la fiabilité maximale et sont donc à privilégier.

Les compilations critiques insuffisamment documentées n’indiquent pas forcément toutes les sources bibliographiques et ne justifient pas le choix des valeurs présentées, même si le travail critique a été effectué. Par exemple, les tables NBS.

Les compilations de compilations ne sont pas basées uniquement sur une analyse des articles originaux et sur des calculs indépendants. Elles reproduisent en grande partie les données d’autres ouvrages, dans certains cas sans apporter d’analyse thermodynamique supplémentaire, sans information détaillée sur les sources, ou sont un mélange de plusieurs sources qui ne permet de garantir la cohérence interne de la base de données. Elles recouvrent toutefois un grand nombre d’espèces ce qui en fait leur intérêt principal comme par exemple l’ouvrage Thermodynamical Data of Pure Substances de Barin.

Le lecteur voulant se faire une première opinion sur les divergences pouvant exister entre les compilations pourra lire avec intérêt l’évaluation d’une liste de compilations critiques faite dans l’introduction des tables de Gurvich ainsi que l’article T. J. Wolery, M. Sutton, Evaluation of Thermodynamic Data, Report LLNL-TR-640133, July 1, 2013, dans lequel les auteurs proposent une 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).

Quelle que soit la compilation utilisée, un recensement des données postérieures à la date de la publication est toujours utile.

4. Présentation des tables pour les éléments et les substances

4.1. Fonctions tabulées

Sous P standard (1 bar = 0,1 MPa), et en l’absence de transition de phases, il est nécessaire et suffisant pour calculer l’ensemble des fonctions thermodynamiques d’une espèce à la température T de connaître :

  • L’enthalpie de formation standard ΔfH°(298,15K) à partir des espèces de référence.
  • La capacité calorifique à pression constante CP°(T) de 0 à T considérée.

Souvent, les données sont tabulées à partir de T = 298,15K. On y retrouve S°(298,15K) et CP°(T) de 298,15K à T considérée.

Il n’existe pas de présentation unifiée, et suivant les compilations, on trouve tabulées :

  • Les grandeurs de formation (ΔfH°, ΔfG°, Log Kf à 0K et/ou à 298,15 K et/ou en fonction de T)
  • Les fonctions thermiques « thermal functions » Cp°, S° à 298,15K mais aussi en fonction de T, éventuellement gef°(T) = -(G°(T)-H°(298,15))/T, H°(T)-H°(0 ou 298,15K), ou uniquement H°(298,15K)-H°(0), parfois des expressions analytiques des évolutions des fonctions avec la température sont données.

4.1.1. Les grandeurs de formation

Elles sont généralement déterminées expérimentalement. ΔfH° est mesuré par calorimétrie (1ère loi), ou obtenue par analyses en 2ème et/ou 3ème loi de mesures de constantes d’équilibres hétérogènes en fonction de T (mesures de pression de vapeur ou de force électromotrice). ΔfG° et log Kf, sont obtenues par des mesures directes de constante d’équilibre quand cela est possible.

4.1.2. Les évolutions avec la température des fonctions thermiques

Pour les phases condensées solides ou liquides, il n’existe pas encore de base théorique permettant de calculer les fonctions thermodynamiques avec une précision suffisante. Les capacités calorifiques à pression constante Cp et les incréments enthalpiques H°(T)-H°(298,15K) sont mesurés par calorimétrie en fonction de T, ce qui nécessite un lissage par des expressions semi-empiriques, comme par exemple l’utilisation de l’expression polynomiale de Maier-Kelley pour CP°(T) = a + bT + cT2 + dT-1. Les températures et enthalpies de transition sont mesurées par analyse thermique et calorimétrie.

Dans le cas d’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 étant la somme de deux contributions indépendantes : mouvement de translation de la molécule et mouvement interne (intramoléculaire) correspondant aux mouvements de rotation, de vibration et leur couplage.

4.2. Quelques pièges à la lecture des tables

Il est important de toujours bien vérifier les unités d’énergie (cal ou J) et les unités exprimant la quantité de matière. Dans le cas de grandeurs molaires, quelle est la définition de la mole pour les composés ? 1 atome par mole (qu’on trouve écrit g.atom ou mole d’atome), ou plusieurs ? Pour les grandeurs massiques, sont-elles traitées en kg ou en g ?

Il est parfois bon de comparer plusieurs sources et plusieurs éditions de la même source, notamment pour vérifier les errata éventuellement publiés, et en cas de divergence, toujours se rapporter aux publications originales.

Il faut toujours vérifier les états de référence des réactions tabulées. Généralement, l’état standard est utilisé, les grandeurs de formation sont alors rapportées aux éléments sous leur forme stable à la température considérée sous 1 bar. Cependant, les grandeurs de formation des oxydes complexes sont souvent données par rapport aux oxydes simples plutôt que par rapport aux éléments.

On prendra garde au changement de la pression standard de 1 atm (*) à 1 bar (°) en 1979. L’effet est certes négligeable sur les phases condensées. Ce changement nécessite une correction dans les publications antérieures à 1979 et parfois dans les publications postérieures toujours référées à l’ancienne valeur, pour S°, gef° de tous les gaz, avec S°(298,15) – S*(298,15) = R.Ln(P*/P°) = R.Ln(1,01325) = 0,109442 J.K-1.mol-1. Il en va de même pour la Gibbs Energy Function, gef. La correction est également requise pour les enthalpies libres de formation ΔfG°(298,15) et constantes d’équilibres log K pour toute substance impliquée dans une réaction avec un gaz : ΔfG°(298,15) – ΔfG*(298,15) = – δ.R.298,15.ln(1,01325) = – δ 32,630 J.mol-1, avec δ nombre entier relatif correspondant à la variation du nombre de moles de gaz dans la réaction de formation. Il n’y a toutefois pas de correction à appliquer pour ΔfH, ni sur les CP.

Attention également à la nature du logarithme, népérien ou décimal, dans les constantes d’équilibre.

5. Quelques compilations d’intérêt historique

1880-1900 :

  • Thermochemische Untersuchungen, Vol. 1 – 4; J. Thomsen; J. k Barth, Leipzig (1882 – 87)
  • 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).

6. Compilations critiques généralistes

6.1. Hultgren et al.

  • US Atomic Energy Commission
    • 1963 : Selected Values of Thermodynamic Properties of Metals and Alloys
      • 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
        • 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

6.2. 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
    • 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
  • 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

6.3. 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. 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

6.4. 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
    • Belov, G., Iorish, V., & Yungman, V. (1999). IVTANTHERMO for Windows—database on thermodynamic properties and related software. Calphad, 23(2), 173–180. http://doi.org/10.1016/S0364-5916(99)00023-1

6.5. 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
    • ΔfH°(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)
  • 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

6.6. 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

7. Autres compilations généralistes

7.1. 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

7.2. MALT = Materials-oriented Little Thermodynamic Database

  • Base construite par le « Thermodynamic Database Task Group » de la Société de Calorimétrie et d’Analyse Thermique du Japon
    • 1986 = MALT
    • 1992 = MALT2
    • 2002 = version bilingue anglais/japonais
    • http://www.kagaku.com/malt/
  • Base couplée à un logiciel qui combine
    • Un module « gem » de minimisation d’enthalpie libre
    • Un module « CHD » de tracé de diagrammes de potentiel chimique

 

7.3. 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 :
      • ΔH298, S298, équation CP(T)

7.4. 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 thermodynamiques
    • SGTE Pure Element Database (UNARY) 5.0 (2009)
    • SGTE SGSUB Substance database : 4300 espèces gazeuses ou condensées
    • Base Thermodata « Thermocomp Database » : 5089 éléments + espèces
    • Page d’accueil SGTE: http://www.crct.polymtl.ca/sgte/index.php
    • Téléchargement de la base SGTE des éléments UNARY 5.0 gratuite: http://www.crct.polymtl.ca/sgte/index.php?free=1

8. Compilations de données pour les géosciences

8.1. 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
    • B. Pankratz, Thermodynamic Properties of Elements and Oxides, U.S. Bureau of Mines Bulletin B672
  • 1984
    • B. Pankratz, Thermodynamic Properties of Halides, U.S. Bureau of Mines Bulletin B674
    • 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”. S. Bureau of Mines Bulletin B696

8.2. 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

8.3. 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

8.4. 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-Na2OCaO-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.

9. Autres compilations par classes de matériaux

9.1. Carbonates

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

9.2. 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)

9.3. Réfractaires : oxydes, carbures, nitrures et borures

  • Projet dirigé par U.S. Air Force Materials Laboratory
  • Thermodynamics of certain refractory compounds
    • L. Schick, Academic Press, New York London (1966)
    • Vol. 1: Discussion of theoretical studies
    • Vol. 2: Thermodynamics tables, bibliography and property file

9.4. 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

9.5. Nucléaires

9.5.1. 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 Organic Ligands, (2005)
    • Vol. 10. Chemical Thermodynamics of Solid Solutions of Interest in Nuclear Waste Management. 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 Iron Part 1, (2013).
  • 4 errata publiés :
    • Tc,
    • Updates U, Pu, Am, Tc,
    • Ni,
    • Se

9.5.2. ANDRA – base ThermoChimie

  • Base de données développée depuis 1995 par l’ANDRA dans le cadre des études liées au projet de stockage géologique des déchets radioactifs
    • disponible dans des formats compatibles avec les codes de calculs géochimiques PhreeqC, Crunchflow, ToughReact, Spana, Chess et Geochemist’s Workbench
  • https://www.thermochimie-tdb.com/

10. Compilations de données thermophysiques

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

10.1. Landolt-Börnstein

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

10.2. Handbook of thermophysical properties of solid materials

  • 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.

10.3. Thermophysical Properties of Matter

  • Programme lancé en 1957 par le Thermophysical Properties Research Center (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

11. Bases de données en ligne

11.1. 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 33000 composés, spectres d’UV/Vis pour plus de 1600 composés
    • Données de chromatographie en phase gazeuse pour plus de 27000 composés
    • Spectres électroniques et vibrationnels pour plus de 5000 composés
    • Constantes des molécules diatomiques (données spectroscopiques) pour plus de 600 composés
    • Données d’ionisation pour plus de 16000 composés
    • Données des propriétés thermophysiques pour 74 fluides

11.2. Données thermodynamiques calculées

11.2.1. Calculs ab-initio

  • Les calculs Ab-Initio par méthode DFT permettent de déterminer ΔfH à 0K, ΔmixH (DFT – CE, DFT – SQS), S, CV (DFT – codes phonons)
  • Bases de données contenant des valeurs de ΔfH à 0K,
    • The Materials Project (Berkeley university)
    • The AFLOW ab-initio alloy library (consortium de 12 universités)
    • The open quatum materials database
    • The Joint Automated Repository JARVIS (NIMS)
    • The Novel Materials Discovery (NOMAD) Laboratory
    • An Open Quantum Materials Database (Northwestern University)
    • Alloy Database (Carnegie Mellon University)
    • The Heusler Alloy Database (Alabama University)
    • Ab Initio Materials Project (AIMP) compound database
      • Base CALPHAD FactSage développée par GTT-Technologies à partir de la base materialsproject.org
      • The v2.0 contains data for 83,983 solid phases that were calculated at 0K by various groups using ab initio methods in the context of the Materials Project
      • Derived from these 83,983 structures, a total of 56,746 compounds are introduced to the AIMP compound database, with a range of compounds having multiple calculated crystallographic structures that are introduced as different phases into the database.
      • Des modèles sont utilisés pour extrapoler les propriétés thermodynamiques à des températures supérieures à 298K
      • Il y a trois applications principales pour cette base de données :
        • Tester la précision des calculs ab-initio extrapolées aux températures pertinentes
        • L’utilisation comme point de départ pour une évaluation CALPHAD
        • La combinaison des bases de données FactSage standards avec AIMP pour estimer les propriétés thermochimiques dans des parties de l’espace des compositions chimiques où aucune autre donnée n’est disponible pour décrire le comportement des éléments mineurs

11.2.2. Modèle de Miedema

  • Modèle théorique pour les enthalpies de formation
  • Calculateur en ligne : Entall Database (Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences)
  • Programme à télécharger : « Miedema Calculator » (Zhang et al., Los Alamos National Laboratory)

11.3. NIMS Material Database

11.4. Bases de données CALPHAD en libre accès

11.4.1. NIST Materials Data Repository

11.4.2. TDBDB

  • Thermodynamic DataBase DataBase
  • Contenu
    • Interrogation par système en entrant le nom des éléments
    • Liens vers les articles [doi] [crossref] et fichier de données [tdb file]
    • Tracé interactif de diagrammes de phases 2-D et 3-D en ligne et hors ligne