Waarom verdampen essentiële oliën?

Dit artikel voert je terug naar de schoolbanken. Onmogelijk om op de vraag “Waarom verdampen essentiële oliën?” te antwoorden zonder er een aantal basisbegrippen bij te halen!

Staat je hoofd er niet naar, scroll dan meteen naar de kop “Vluchtigheid”.

Vooraf:

• kinetische energie: de energie die een molecule bezit door zijn beweging. Hoe hoger de temperatuur, hoe sneller moleculen bewegen en hoe meer kinetische energie ze hebben;
• vloeistoffase: de toestand waarin een stof vloeibaar is; moleculen kunnen dan langs elkaar bewegen maar blijven wel dicht bij elkaar.
• gasfase: de toestand waarin een stof gas is; moleculen bewegen zich dan vrij en onafhankelijk van elkaar door de ruimte;
• vloeistof-gas grensvlak: het oppervlak waar de vloeistof in direct contact staat met de lucht of het gas erboven; hier kunnen moleculen van de vloeistof overgaan naar de gasfase.

Verdamping (evaporation) is een fysisch proces waarbij moleculen aan het oppervlak van een vloeistof voldoende kinetische energie verkrijgen om te ontsnappen naar de gasfase.

Verdamping vindt plaats bij temperaturen onder het kookpunt en gebeurt enkel aan het vloeistof-gas grensvlak. Verdamping is dus een ander fenomeen dan koken, een proces dat doorheen de hele vloeistof plaatsvindt bij het kookpunt. De snelheid van verdamping hangt af van factoren zoals temperatuur, oppervlakte, luchtvochtigheid en luchtcirculatie.

Verdamping is een vorm van vaporisatie. Vaporisatie (vaporization) is de overkoepelende term die alle processen omvat waarbij een stof van de vloeistoffase naar de gasfase overgaat. Vaporisatie kan bij elke temperatuur optreden en beschrijft de algemene faseovergang, ongeacht het specifieke mechanisme. Vaporistatie omvat verdamping en koken.

Verzadigde dampspanning* (saturated vapor pressure, P°) is de maximale druk die wordt uitgeoefend door de gasvormige moleculen van een stof wanneer deze in evenwicht verkeert met zijn vloeibare fase bij een bepaalde temperatuur. De verzadigde dampspanning wordt uitgedrukt in Pa (Pascal) en is een intrinsieke stoffeigenschap die uitsluitend temperatuursafhankelijk is en dus niet afhangt van het volume, de druk of de hoeveelheid aanwezige vloeistof.

* In het Nederlands: verzadigde dampspanning = verzadigde dampdruk = kortweg dampdruk; “dampspanning” wordt ook gebruikt in de betekenis van partiële druk. In dit artikel gebruik ik verder het korte begrip dampspanning voor de verzadigde dampspanning (P°), tenzij anders vermeld.

Water

Bestanddelen met een hoge verzadigde dampspanning verdampen spontaan bij kamertemperatuur. Hoe hoger de verzadigde dampspanning van een stof bij een bepaalde temperatuur, hoe vlotter deze verdampt.

Water heeft bij 20°C een verzadigde dampspanning van ongeveer 2.330 Pa. Watermoleculen aan het oppervlak bezitten voldoende kinetische energie om te ontsnappen naar de gasfase (verdamping). Deze relatief lage verzadigde dampspanning van water bij kamertemperatuur verklaart waarom water langzaam verdampt uit een open glas, in tegenstelling tot stoffen met een hogere verzadigde dampspanning zoals ethanol (P° = 5.950 Pa bij 20°C) die sneller verdampen.

Bij hogere temperaturen stijgt de verzadigde dampspanning exponentieel volgens de vergelijking van Clausius-Clapeyron. Deze wiskundige relatie verklaart waarom een kleine temperatuurstijging een grote toename van de dampspanning veroorzaakt. Bij 100°C bereikt water een verzadigde dampspanning van 101.325 Pa (1 atmosfeer), het punt waarop koken optreedt en verdamping niet langer beperkt blijft tot het oppervlak maar door de gehele vloeistof plaatsvindt.

Omgevingsdruk

De verzadigde dampspanning is onafhankelijk van de omgevingsdruk, maar de omgevingsdruk beïnvloedt wel de verdampingssnelheid. Bij lagere atmosferische druk, zoals in hooggebergte, bereiken vluchtige bestanddelen sneller hun kookpunt, waardoor verdamping versnelt. Dit kan de geurwaarneming van essentiële oliën beïnvloeden.

In normale omstandigheden op zeeniveau (±101.3 kPa) is de invloed van variaties in luchtdruk op de verdamping van essentiële oliën beperkt. Zeer hoge druk kan de overgang naar de gasfase vertragen, maar dit is in aromatherapeutische toepassingen niet relevant aangezien dergelijke omstandigheden uitsluitend in laboratoriumsituaties voorkomen.

Vluchtige stoffen (volatile substances) zijn verbindingen die gemakkelijk overgaan van de vloeistof- of vaste fase naar dampfase bij relatief lage temperaturen. Deze eigenschap wordt vluchtigheid (volatility) genoemd.

Essentiële oliën zijn mengsels van vluchtige organische stoffen (Volatile Organic Compounds, VOCs), koolstofhoudende moleculen met significante dampspanning bij kamertemperatuur (≥0,1 Pa bij 25°C).

Moleculen kunnen op basis van hun dampspanning bij 25°C ingedeeld worden in vier vluchtigheidsklassen. Deze opdeling volgt het exponentiële verband tussen dampspanning en verdampingssnelheid. Elke orde van grootte (factor 10) in dampspanning komt overeen met een significante verandering in verdampingsgedrag.

1 – Hoge vluchtigheid (≥100 Pa bij 25°C)

Moleculen met hoge vluchtigheid verdampen zeer snel en vormen de topnoten in parfumerie. Ze zijn verantwoordelijk voor de eerste geurindruk, maar verdwijnen binnen enkele minuten tot 1-2 uur.

Voorbeeld: limoneen (~200 Pa bij 25°C) is een monoterpeen met twee enantiomeren (Aribi-Zouioueche & Couic-Marinier, 2021):

(R)-(+)-limoneen (sinaasappelaroma): dominant in citrusvruchten zoals Zoete sinaasappel (Citrus sinensis, 93-99%), Citroen (Citrus limon, 96-98%) en Bergamot (Citrus bergamia, 98-99%), evenals in Selderij (Anium graveolens, 98,9%) en Karwij (Carum carvi, 68-99%);

(S)-(-)-limoneen (terpentijnaroma met citrusnoot): dominant in Aarmunt, Groene munt (Mentha spicata, 98,8%), citroengrassen zoals Jamrosa (Cymbopogon nardus, 96,6%), diverse dennensoorten (Pinus spp., 70-100%) en Zilverspar (Abies alba, 94-97%).

2 – Gemiddelde vluchtigheid (10-100 Pa)

Deze categorie omvat de hartnoten of middennoten, die zich ontwikkelen nadat de topnoten verdwenen zijn. Ze blijven 2-8 uur merkbaar en vormen vaak het karakteristieke geurprofiel van een essentiële olie.

Voorbeeld: linalool (~27 Pa bij 25°C) is een monoterpeenalcohol met twee enantiomeren (Aribi-Zouioueche & Couic-Marinier, 2021):

(S)-(+)-linalool (zoet, bloemig, petitgrain-achtig): dominant in Koriander (Coriandrum sativum, >88%), Zoete sinaasappel (Citrus sinensis, >94%) en Gember (Zingiber roseum, >90%);

(R)-(-)-linalool (houtiger, lavendelachtig): dominant in Lavendel (Lavandula officinalis, >97%), Rozenhoutolie (Aniba rosaeodora, >90%) en Basilicum (Ocimum basilicum, >99%).

Voorbeeld: fenylethylalcohol (~8-10 Pa bij 20°C) is de dominante component in Rosa damascena absolue (72-78%) en levert de karakteristieke zachte, honingachtige, bloemige rozengeur.

3 – Lage vluchtigheid (1-10 Pa)

Moleculen met lage vluchtigheid vormen de basisnoten of grondnoten en verdampen langzaam over een periode van 8-24+ uur. Ze geven body en diepte aan een geurcompositie.

Voorbeelden:

geraniol (~2 Pa bij 25°C): vertegenwoordigt 5,5-18% van Rosa damascena essentiële olie;

citronellol (~1-2 Pa bij 20-25°C): vertegenwoordigt 14,5-47,5% van Rosa damascena essentiële olie.

4 – Zeer lage vluchtigheid (<1 Pa)

Deze zwaarste componenten verlengen de geurlongeviteit aanzienlijk en vertragen de verdamping van meer vluchtige componenten.

Voorbeelden:

bergapteen (<1 Pa bij 25°C): een furocoumarine die deel uitmaakt van de niet-vluchtige fractie van bepaalde citrusoliën;

nonadecaan (C₁₉H₄₀, <0,01 Pa bij 25°C): een verzadigd koolwaterstof dat 10-40% van Rosa damascena essentiële olie uitmaakt.

→ Lees ook:

Dry-out in de aromatherapie

Het geurgeheim van Rosa damascena – essentiële olie, absolue en hydrolaat

↓ Vind je inspiratie in dit artikel? Deel een reactie onderaan dit artikel.

Literatuur

Aribi-Zouioueche, L., & Couic-Marinier, F. (2021). Huiles essentielles et chiralité moléculaire. Comptes Rendus Chimie, 24(3), 397-414. https://doi.org/10.5802/crchim.130

Foto (c) Hélichryse italienne, Boèmia

Dit artikel is auteursrechtelijk beschermd. Contacteer me indien je een uittreksel wenst te gebruiken.