Oksigen dan Nitrogen
Oksigen dan Nitrogen
Dengan pertimbangan bahwa percobaan ini adalah percobaan yang pertama kali dilakukan untuk memisahkan oksigen dengan nitrogen, Roland telah membuat sebuah wadah berbentuk menara setinggi manusia dewasa dengan diameter satu meter. Bagian dalam wadah dibagi menjadi tiga bagian. Udara akan memasuki wadah melalui bagian bawah dan keluar melalui dua bagian di atas.
Sebelum memisahkan udaranya, Roland sengaja memberi mereka penjelasan sederhana tentang kimia, ia memberi tahu mereka apa yang akan terjadi dan juga mengajukan beberapa pertanyaan untuk mereka pikirkan dan melakukan tanya jawab. Hal ini adalah trik yang sering digunakan oleh guru kimia Roland ketika masih di sekolah untuk membangkitkan minat siswa dan meningkatkan efek dari pembelajaran itu sendiri.
"… secara teori, ketika Agatha mendinginkan wadah dan menurunkan suhu di dalam wadahnya, udara di dalam wadah akan secara bertahap berubah menjadi cairan, dan airnya akan menetes ke bagian bawah wadah melalui lubang-lubang di dasar wadah. Jadi ketika kalian melihat ada cairan yang menetes di bagian bawah, tolong beri tahu kami."
Roland menjelaskan kepada Sylvie dengan sangat detail, karena tidak ada seorang pun kecuali Sylvie yang bisa langsung melihat ke dalam wadah baja itu dan menceritakan perubahan yang terjadi di dalamnya.
Sylvie mengangguk dengan agak ragu, "Apakah aku benar-benar akan melihat cairan muncul? Apakah bukan hanya uap air yang ada di dalam wadah itu?"
"Tidak, ini berbeda. Udara yang dicairkan akan berwarna biru muda, ini sangat berbeda dengan uap air." jawab Roland sambil menggelengkan kepalanya dan menjelaskan lebih lanjut, "Ditambah lagi, pada suhu tertentu, uap air sudah akan berubah menjadi kristal es lebih dahulu sebelum udaranya mencair." Kemudian Roland memberi isyarat kepada Agatha dan berkata, "Mari kita mulai."
"Tunggu dulu … apakah kita tidak perlu membuka lubang di dasar wadah dari sekarang?" tanya Agatha.
"Lubang itu bisa ditutup nanti. Kalau tidak, wadahnya tidak akan punya cukup udara di dalam untuk berubah menjadi air." Karena ini hanya percobaan, Roland memilih cara termudah untuk memasok udara — ketika suhu udara di dalam wadah diturunkan dengan cepat, tekanan di dalam wadah akan turun, dan dengan demikian akan menarik udara ke dalam wadah. Dalam produksi massal, proses pendinginan udara akan memakan banyak energi dan udara dingin akan mengalir terus menerus. Oleh karena itu, metode pendinginan ini dianggap tidak efisien dan jarang diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. Namun, kekuatan sihir Agatha dapat menurunkan suhu di dalam wadah secara lebih efisien daripada sistem pendingin lemari es di zaman modern, dan hal ini sudah cukup membantu Roland agar ia tidak repot-repot menyiapkan pompa udara.
Agatha menarik napas dalam-dalam dan mengulurkan tangannya ke wadah percobaan.
Sekitar setengah menit kemudian, suara siulan terdengar jelas dari dalam tungku saat udara dan dengan cepat mengalir melewati pipa pemasukan udara. Uap putih dapat terlihat di sekitar lubang pipa, dan uapnya berangsur-angsur meluas — kadar air di udara yang ada di sekitarnya dengan cepat membeku, kemudian menempel pada wadah. Anna mengubah Api Hitamnya menjadi seutas benang untuk membersihkan kristal es yang terus menebal ini.
"Aku melihat ada cairan yang muncul di dasar wadah, tetapi ada lebih banyak embun beku putih di dalam." Sylvie berkata dengan takjub beberapa saat kemudian.
"Es putih itu mungkin adalah uap air yang dipadatkan atau karbon dioksida yang dikristalisasi," jelas Roland. "Dengan pertimbangan bahwa hanya ada sebagian kecil karbon dioksida yang terkandung di udara, sebagian besar karbon dioksida itu pasti berubah menjadi uap air yang dipadatkan."
Dalam produksi normal, udara seharusnya dikeringkan terlebih dahulu sebelum dihisap ke dalam wadah percobaan. Jika tidak, uap air yang dipadatkan akan menghambat lubang pembuangan di dasar wadah, dan dengan demikian akan mengurangi efisiensi produksi.
Beberapa menit kemudian, Sylvie melaporkan kepada Roland bahwa bagian bawah wadah telah berisi cairan berwarna biru muda. Roland segera menginstruksikan Soraya untuk menutup lubang-lubang di pipa saluran masuk dan menutupnya dengan lapisan ajaib miliknya.
Hal selanjutnya yang harus dilakukan adalah memanaskan wadah, ini adalah langkah penentuan dalam percobaan ini.
Ketika udara yang dicairkan dipanaskan, pertama-tama nitrogen akan mencapai titik didihnya, lalu menguap dan mengalir karena perbedaan titik didih nitrogen dan oksigen. Dengan cara begini kedua gas ini dapat dipisahkan. Karena Roland lupa berapa suhu yang tepat di mana nitrogen mencapai titik didihnya, dan karena ia sendiri juga tidak bisa mengukurnya, semua itu tergantung pada kemampuan Agatha untuk mengontrol suhunya. Jika Agatha berhasil memanaskan wadah ke suhu yang tepat, gas nitrogen akan keluar melalui pipa pembuangan dan cairan di bagian bawah wadah akan semakin biru, dan tingkat kemurnian oksigen akan semakin meningkat.
Untungnya, Agatha terbiasa mengontrol kekuatan sihirnya. Agatha bisa secara akurat menyesuaikan kadar pendinginan, lalu ia meningkatkan suhunya secara perlahan. Setelah beberapa saat, Sylvie mengamati bahwa cairan itu mulai mendidih. Sylvie melihat gelembung-gelembung di sekitar pipa di mana gelembungnya jatuh ke dalam air. Pada saat yang sama, Keymor - salah satu pengawal Roland, dengan cepat mengumpulkan beberapa botol berisi gas dari pipa pembuangan.
"Ini yang disebut gas nitrogen?" Lily mengerutkan bibirnya dan berkata, "Aku tidak melihat apa-apa di dalam botol itu."
"Itulah pertanyaan pertama yang aku ajukan sebelumnya," kata Roland, "Bagaimana kita bisa membuktikan bahwa gas nitrogen ini berbeda dari udara yang kita hirup?"
"Ujilah dengan menggunakan sepotong kayu yang terbakar," jawab Tilly. "Itu adalah nitrogen jika bisa digunakan untuk memadamkan api yang menyala secara instan. Menurut Buku Bahan Kimia Dasar, proses pembakaran membutuhkan gas oksigen untuk bisa tetap terbakar."
"Jika didiinginkan lagi, nitrogen akan kembali menjadi cair," kata Agatha setelah berpikir sejenak, "Bukankah kamu mengatakan bahwa nitrogen cair tidak berwarna?"
"Bagaimana kalau kita menuangkan cairan yang tersisa di dalam wadah dan membuktikan bahwa itu adalah oksigen murni? Dengan melakukan itu kita dapat memverifikasi keragaman komposisi udara." kata Anna menyarankan.
Di laboratorium, hanya beberapa pekerja magang yang tampak bersemangat mengusulkan metode pengujian yang berbeda dan mereka mulai berdiskusi dan berdebat dengan seru, sementara pekerja yang lain tetap diam. Roland melihat sekelilingnya dan ia melihat ada Nightingale, Andrea, Maggie, Barov, dan Carter. Mereka semua tampak bingung dan tidak mengerti sama sekali. Sedangkan si Kapak Besi ekspresi wajahnya tetap sama. Roland yakin Si Kapak Besi mungkin hanya mengangguk-angguk saja tidak peduli apa yang Roland jelaskan kepadanya.
Roland menghela napas diam-diam. "Sepertinya pelajaran kimia ini sedikit melebihi kemampuan otak mereka."
Mungkin satu-satunya orang yang turut merasakan kebahagiaan Yang Mulia saat ini adalah Kyle Sichi dan Chavez saja.
"Yang Mulia, ini benar-benar … luar biasa," seru Chavez, "Dan Anda telah membuktikan apa yang tertulis dalam buku Bahan Kimia Dasar itu benar. Awalnya aku khawatir para alkemis tidak akan pernah mengetahui bahwa udara di sekitar kita ini saja sudah begitu kompleks."
"Dengan oksigen murni, kini kita bisa mengamati reaksi oksidasinya, bukan? Aku punya banyak eksperimen untuk dicoba sekarang." kata Kyle dengan gembira.
Roland mengangguk dan sebuah ide tiba-tiba muncul di benaknya.
Nitrogen adalah bahan baku paling penting untuk memproduksi amonia sintetis. Nitrogen dapat bereaksi dengan hidrogen pada suhu tinggi dan jika berada di bawah tekanan tinggi, nitrogen dapat membentuk gas amonia yang berguna untuk memproduksi pupuk nitrogen dan mensintesis nitrogen oksida, yang selanjutnya dapat digunakan untuk menghasilkan cairan asam nitrat. Namun, untuk melaksanakan rencana ini, banyak pekerjaan yang harus dilakukan dan banyak peralatan yang perlu dibuat terlebih dahulu, seperti membuat pompa udara dan penyedot debu. Bahkan meski Paper memiliki kekuatan ajaib untuk bekerja sebagai katalis, proses itu akan membutuhkan pengujian berulang terlebih dahulu.
Sekarang, dengan oksigen murni dan nitrogen murni, mengapa kita tidak mencoba menghasilkan nitrogen monoksida[1]?
Reaksi oksigen dan nitrogen di alam tidak terjadi secara otomatis karena itu adalah reaksi eksotermik[2] yang membutuhkan energi eksternal, seperti proses pelepasan listrik di mana listrik dapat langsung memanaskan udara hingga suhu ribuan derajat. Itu sebabnya tempat-tempat di mana guntur dan kilat sering muncul memiliki tanah yang lebih subur, dan mengapa amonia sering digunakan untuk menghasilkan asam nitrat dalam industri kimia. Metode produksi listrik bukanlah sesuatu yang umum karena prosesnya memakan terlalu banyak energi dan membutuhkan peralatan yang sangat berkualitas tinggi.
Namun itu adalah metode yang paling efisien jika terjadi keadaan darurat, karena Roland bahkan tidak memerlukan katalis apa pun, ia hanya perlu melepas listrik secara terus menerus … pada kenyataannya, jika ada cara lain yang dapat menghasilkan suhu yang sangat tinggi sama seperti melepaskan listrik, itu juga dapat diterapkan.
Roland tiba-tiba langsung teringat Api Hitam milik Anna.
Roland yakin Anna pasti bisa mengontrol Api Hitamnya, yang berfungsi sebagai pelepasan listrik yang efisien dan kuat. Sekarang yang perlu mereka lakukan untuk menghasilkan nitrogen monoksida adalah mencampur oksigen murni dan nitrogen murni dalam proporsi yang tepat dan menuangkan campuran itu ke dalam reaktor kedap udara.
Kini Roland memutuskan untuk mencoba pilihan itu.
[1] Senyawa kimia yang mengalirkan darah dan aktifitas syaraf kepada makhluk hidup
[2] Reaksi kimia yang terjadi saat panas dilepaskan