Massa molekul yang rendah:
Sebagian besar senyawa aktif dalam minyak atsiri, seperti citronellal (M = 154 g/mol), memiliki berat molekul di bawah 200 g/mol, jauh lebih kecil dibandingkan senyawa organik kompleks. Molekul kecil memiliki energi kinetik yang lebih tinggi pada suhu yang sama, sehingga lebih mudah mencapai energi minimum penguapan (enthalpy of vaporization) dan meninggalkan fase cair. Ini memungkinkan penguapan terjadi bahkan pada suhu lingkungan biasa (25--30C), seperti dilaporkan dalam studi Ramos et al. (2016).
Ikatan intermolekul yang lemah:
Tidak seperti air yang membentuk ikatan hidrogen yang kuat antar molekulnya, senyawa dalam minyak atsiri hanya berinteraksi melalui gaya Van der Waals atau gaya London dispersi. Ikatan-ikatan lemah ini membutuhkan energi lebih sedikit untuk diputuskan, sehingga molekul dapat dengan mudah lepas ke fase gas (Aiemsaard et al., 2017). Dalam konteks termodinamika, ini berarti panas laten penguapan yang rendah, mendukung efisiensi penguapan alami.
Tekanan uap yang tinggi:
Senyawa volatil memiliki tekanan uap jenuh tinggi, yaitu kecenderungan suatu zat untuk berada dalam fase gas pada suhu tertentu. Semakin tinggi tekanan uap suatu senyawa, semakin besar proporsi molekul yang berpindah ke fase gas dalam kondisi seimbang. Ini menjelaskan mengapa ketika Anda membuka botol minyak serai, aromanya langsung tercium --- karena molekul-molekul aromatik menyebar cepat melalui udara akibat tekanan uap tinggi mereka (Dua et al., 2020).
Perpindahan Kalor: Proses Endotermik
Ketika minyak atsiri diaplikasikan ke kulit atau ruangan, senyawa-senyawa volatil tersebut menyerap energi dari lingkungan untuk berubah fase. Proses ini adalah bentuk perpindahan energi kalor dari lingkungan ke molekul, dikenal sebagai proses endotermik. Artinya, molekul memerlukan asupan kalor dari luar untuk bisa menguap. Proses ini merupakan aplikasi langsung dari hukum termodinamika pertama, yaitu bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi hanya diubah dari satu bentuk ke bentuk lain (Gmez-Serranillos et al., 2018).
Dalam konteks ini, energi kalor dari kulit atau udara sekitar digunakan untuk mengatasi gaya tarik antarmolekul, dan mengubah molekul dari fase cair menjadi gas. Inilah mengapa sering kali kita merasa sedikit sejuk saat minyak atsiri diaplikasikan pada kulit -- karena terjadi penyerapan panas dari permukaan kulit, sebuah fenomena yang juga digunakan dalam evaporative cooling.
Difusi ke Udara: Prinsip Hukum Fick
Setelah menguap, molekul-molekul aktif dari minyak atsiri menyebar melalui udara dengan mekanisme difusi molekuler, mengikuti gradien konsentrasi dari area tinggi (dekat sumber aplikasi) ke area rendah (di udara sekitarnya). Proses ini dijelaskan oleh hukum Fick, yang menyatakan bahwa laju difusi suatu zat sebanding dengan perbedaan konsentrasi dan luas permukaan, serta berbanding terbalik dengan jarak penyebaran dan resistensi lingkungan (Priya et al., 2019).
Semakin tinggi suhu, semakin cepat gerak molekul, dan semakin cepat pula difusi terjadi --- ini menjelaskan mengapa minyak atsiri lebih efektif di daerah panas. Difusi yang efisien ini sangat penting agar senyawa-senyawa aktif mencapai reseptor sensorik nyamuk, bahkan dari jarak beberapa meter.
Interaksi dengan Reseptor Nyamuk: Mekanisme Biologi Molekuler
Setelah berada di udara, molekul-molekul volatil minyak atsiri akan mencapai reseptor olfaktori pada antena nyamuk, organ utama untuk mendeteksi sinyal kimia di sekitarnya. Reseptor-reseptor ini secara khusus dirancang untuk mengenali senyawa yang biasa dilepaskan oleh tubuh manusia, seperti karbon dioksida (CO), asam laktat, dan amonia --- sinyal yang memberitahu nyamuk bahwa ada inang terdekat.
