PENGARUH KATALISIS TERHADAP TETAPAN LAJU Laju reaksi sering dipengaruhi oleh adanya katalis Contoh : Hidrolisis sukrosa dalam air Suhu kamar lama (bisa beberapa bulan) Namun jika hidrolisis dilakukan dalam suasana asam (penaikkan konsentrasi ion hidrogen), reaksi akan berlangsung lebih cepat Katalis : suatu zat yang dapat mempengaruhi kecepatan reaksi tanpa ikut berubah secara kimia pada akhir reaksi Katalis positip : mempercepat reaksi Katalis negatip : memperlambat reaksi
Mekanisme Kerja Katalis Katalis bergabung dengan substrat dan membentuk suatu zat antara [senyawa kompleks] Katalis + produk Jadi katalis menurunkan energi aktifasi dengan mengubah mekanisme proses dan kecepatannya bertambah Katalis juga dapat bekerja dg menghasilkan radikal bebas spt CH3, yang akan mengadakan reaksi rantai yang cepat Reaksi Rantai : proses serangkaian reaksi yang melibatkan atom bebas atau radikal sebagai zat antara Tahapan reaksi rantai :- tahap pendahuluan, berakhir dengan - pemutusan rantai atau tahap terminasi Katalis negatif / inhibitor berperan sebagai pemutus rantai
Katalis homogen : katalis dan pereaksi bekerja pada satu fase yang sama (gas atau cair, katalis asam basa : fase cair - homogen) Katalis heterogen : katalis dan pereaksi membentuk fase terpisah dalam campuran Katalis serbuk padat/ Katalis lapisan pada dinding wadah : platina prosesnya disebut katalisis kontak: pereaksi teradsorpsi pada peermukaan kasar katalis yang dikenal sbg pusat aktif adsorpsi ini berakibat melemahnya ikatan molekul, menurunkan energi aktifasi. Molekul teraktifasi kemudian dapat berreaksi dan hasil reaksi melepaskan diri dari permukaan katalis
Katalis Asam Basa Spesifik Contoh : hidrolisis esrer dan inversi gula Ostwald&Arrhenius : kemampuan mengkatalisis dari katalis asam adalah karena kekuatan asam tsb atau konsentrasi hidrogennya Katalis basa : konsentrasi ion OH-
Hidrolisis Ester Dilakukan pada larutan asam yang cukup kuat : ion hidrogen adalah katalis efektif, ion hidroksil tidak memperlihatkan aktifitas bermakna Laju reaksi ; v = k H+ [H+] [S] kh+ : tetapan laju reaksi yang dikatalisis ion hidrogen. Orde keseluruhan reaksi terhadap konsentrasi = 2, tetapi terhadap waktu = 1, karena konsentrasi ion hidrogen tetap. Laju reaksi orde satu : v = kobs [S] kobs = k H+ [H+]
Utk reaksi yang dikatalisis ion hidroksil : kobs = k OH- [OH-] Jika reaksi dikatalisis ion ion hidrogen dan ion hidroksil serempak dan reaksi berlangsung spontan tanpa katalis, laju reaksi adalah : v = ko [S] + k H+ [H+] [S] + k OH- [OH-][S] k = v / [S] Maka k (tetapan laju orde 1) : k = ko + k H+ [H+] + k OH- [OH-] ko = tetapan laju reaksi spontan tanpa katalis k H+ dan k OHtetapan laju teaksi yang masing2 dikatalis oleh H+ dan OH- kw =[H+][OH-] k = ko + k H+ [H+] + k OH- Kw/[H+] k = ko + k H+ Kw/[0H-] + k OH- [0H-]
Katalisis Asam Basa Spesifik Reaksi hanya dikatalisis oleh asam (ion hidrogen) : k obs = k H+ [H+] log k obs = log [H+] + log k H+ log k obs = -(-log [H+]) + log k H+ log k obs = - ph + log k H+ y x intersep Sehingga kurva log kobs terhadap ph larutan memberikan garis lurus dengan kemiringan -1
SKRABAL Lihat garis a pada kurva Skrabal. Kurva yang paling umum adalah a yang memperlihatkan daerah kurva yang dikatalisis ion hidrogen (seb kiri) dan ion hidroksil (seb kanan) dan dipisahkan oleh daerah mendatar, dimana jumlah katalis tidak nermakna dibandingkan dengan reaksi spontan Untuk reaksi dengan KATALISIS ION HIDROKSIL SPESIFIK pada kurva sebelah kanan, kemiringannya adalah +1 dan kecepatan pada daerah tengah adalah ko[s], sehingga ko yaitu tetapan laju reaksi spontan tanpa katalis dapat ditentukan langsung dari laju pada daerah ini (biasanya lambat) Pada ph tertentu log kobs akan mempunyai harga paling kecil dan pada ph ini kestabilan obat adalah yang paling baik
Jika ko cukup kecil dibanding kh+ atau koh-, maka bagian datar dari kurva tidak ada, kedua garis akan berpotongan dengan tajam (b). Jika reaksi berjalan spontan, diperoleh kurva c, sedang bila tidak spontan diperoleh kurva d Jika koh- sangat kecil diperoleh kurva e dan f
f Skrabal Menggambarkan log k terhadap ph larutan b a c d e
Katalisis Asam Basa Umum Larutan dapar digunakan untuk mempertahankan larutan pada ph tertentu Reaksi katalisis terjadi karena salah satu komponen dapar yang dapat mempengaruhi laju reaksi, reaksi ini disebut KATALISIS ASAM BASA UMUM yang bergantung pada komponen katalitik asam atau basa
Profil laju-ph reaksi yang dipengaruhi katalisis asam basa umum memperlihatkan penyimpangan dari profil katalisis asam basa spesifik. Contoh hidrolisis streptozosin, laju reaksi dalam dapar fosfat > Laju reaksi dalam katalisis basa spesifik, karena adanya katalisis oleh anion fosfat. Kemirimgan garis profil laju-ph +1.
Kekuatan ion atau perbedaan pka substrat dapat juga memperlihatkan penyimpangan profil laju-ph. Pembuktian katalisis Asam Basa Umum dibuktikan dengan : Menentukan laju degradasi obat dalam suatu rangkaian dapar dengan ph sama (perbandingan asam dengan basa tetap), yang dibuat dengan konsentrasi komponen dapar yang menaik
Tetapan Laju Orde Satu Keseluruhan : k = ko + ki ci ko = tetapan laju spesifik dalam air ci = konsentrasi katalitik I ki = koefisien katalitik Dalam reaksi yang hanya terjadi katalisis asam basa spesifik saja, persamaaan menjadi : k = ko + k H+ [H+] + k OH- [OH-]
CONTOH SOAL Suatu sampel glukosa terurai pada 140 oc dalam larutan yang mengandung 0,030 M HCl. Konstanta laju reaksi k = 0,0080 jam -1 Jika konstanta laju reaksi spontan k o =0,0010, hitung koefisien katalitik k H. Katalisis yang disebabkan ion hidroksil dalam larutan asam ini dapat diabaikan. K = ko + k H [H + ] + k OH [OH - ]