KINETIKA & LAJU REAKSI

KINETIKA & LAJU REAKSI

1 KINETIKA & LAJU REAKSI Tim Teaching MK Stabilitas Obat Jurusan Farmasi FKIK UNSOED 2013 2 Pendahuluan Seorang farmasis harus mengetahui profil suatu obat. Sifat fisika-kimia, stabilitas. Sifat tersebut menjadi dasar dalam keputusan seorang farmasis peresepan, maupun desain dan formulasi. Selain itu kinetika suatu obat menjadi dasar dalam menentukan waktu kadaluarsa dari suatu obat Farmasis harus menjamin obat stabil sampai di tangan pasien 3 Tujuan Pembelajaran Mahasiswa mampu mennguraikan pengertian orde reaksi, menghitung persamaan kinetika reaksi mengikuti orde nol, orde satu, dan orde dua Mahasiswa mampu menentukan orde reaksi menggunakan metode grafik, substitusi, dan waktu paruh 4 General Considerations in Dosage Form Design (cont d) Drug and Drug Product Stability Drug Stability: Mechanisms of Degradation Drug and Drug Product Stability: Kinetics and Shelf Life Rate Reactions Q10 Method of Shelf Life Estimation Enhancing Stability of Drug Products Stability Testing 5 Rate Reactions Change of drug concentration with respect to time 6 Kinetics and Drug Stability Kinetics is important in all phases of the drug development process as well as in quality control, stability, bioavailability, and therapeutic drug monitoring. 7 Kinetics The study of the rate of chemical change and the way this rate is influenced by conditions of concentration of reactants, products, and other chemical species that may be present and by factors such as solvent, pressure, and temperature 8 Reaction Kinetics Want two things from kinetic data: Reaction order Reaction rate In considering the chemical stability of a pharmaceutical, we

need to know the REACTION ORDER, which is obtained experimentally by measuring the REACTION RATE as a function of concentration of the degrading drug. 9 Factors Affecting Reaction Rates Temperature Dielectric Constant Ionic Strength Solvent Effect Catalysis Light 10 PRINSIP DAN PROSES LAJU YANG BERKAITAN Stabilitas: proses laju reaksi menyebabkan ketidakaktifan obat melalui penguraian obat, hilangnya khasiat obat akibat perubahan fisik dan kimia Disolusi: kecepatan berubahnya obat dalam bentuk sediaan padat menjadi bentuk larutan molekular Proses absorpsi, distribusi dan eliminasi Farmakokinetika Kerja obat pada tingkat molekuler 11 Laju (Kecepatan) Reaksi A B + C A berkurang, sedangkan B dan C bertambah d [ A] laju dt Laju reaksi sebanding dengan berkurangnya konsentrasi A seiring waktu d [ B ] d [C ] laju dt dt Dan bertambahnya konsentrasi B seiring waktu 12 Reaksi kimia dapat dinyatakan sebagai laju penguraian reaktan atau laju pembentukan produk aa + bb +... Produk 1 d A 1 d B a b Laju k A B... a dt b dt Orde reaksi adalah penjumlahan eksponen (pangkat) a+b +... Orde terhadap A adalah a, terhadap B adalah b, dst. 13 Analogi Laju Reaksi Perjuangan Calon sarjana farmasi + Darah Air mata Uang Waktu Sarjana Farmasi Apoteker Laju reaksi: kecepatan pembentukan sarjana farmasi dalam waktu tertentu 14 Satuan tetapan k pada orde reaksinya Orde nol : d[a]/dt = k k = mol l-1 s-1 Orde I : d[a]/dt = k [A] k = 1/waktu = s-1

Orde II : d[a]/dt = k [A] 2 k = l mol-1 s-1 Orde reaksi ke n mempunyai satuan: (konsentrasi)1-n (waktu)-1 Tetapan k adalah tetapan laju spesifik sehingga tiap perubahan kondisi seperti suhu, pelarut akan mempunyai tetapan k yang berbeda pula. 15 16 Orde Nol Reaksi di mana kecepatan reaksi tidak dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan 17 ORDE NOL da k0 dt At t da k dt 0 A0 0 At A0 k 0 t At A0 k 0 t Waktu paro: t1 / 2 1 A0 2 k0 18 C T 19 LATIHAN SOAL Sebuah obat telah terurai 75% dalam satu tahun, reaksi dianggap orde nol, hitung nilai Ko dan t1/2

obat tersebut a. Ct = Co-Kt Ko = Co Ct t b. t1/2 = Co 2.Ko = 100 = 100 25 1 Ko = 75 %/Th 2. 75 t1/2 = 0.667 Th = 8 bulan Tentukan rumus T90 dan hitung kadaluarsa obat tersebut! 20 Orde 1 Reaksi farmasetika yang sering terjadi seperti: absorpsi obat dan degradasi obat Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan 21 ORDE I dc kc dt c t dc c dt k 0 dt 0 ln c ln c0 k (t 0) ln c ln c0 kt log c log c0 kt / 2,303 c0 2,303 k log t c 0,693 t1/ 2 k 2,303 a atau k log a x t 0,105 t90 k 22 lnco C = co e kt Difficult to determine slope C Lnc lnc = lnco kt Slope = c1 c2 / t1 t2 Slope = -k Log co Logc Or use semi log paper

Log c = log co kt / 2.303 Slope = c1 c2 / t1 t2 Slope = -k / 2.303 22 23 Semi log paper Slope = -K / 2.303 23 24 Contoh soal: Larutan obat mengandung 500 unit ketika dibuat. Setelah 40 hari, dilakukan analisis kadar ternyata konsentrasi nya tinggal 300 unit. Bila reaksi penguraian berjalan pada orde 1, berapa lama obat akan terurai sampai konsentrasi tinggal setengah dari konsentrasi awal? K = 2,303. Log Co t Ct = 2,303. Log 500 40 300 = 0,0128 /hari t1/2 = 0,693 k = 0,693 0,0128 t1/2 = 54,3 hari 25 Orde Dua Reaksi di mana terdapat dua reaktan yang berpengaruh dalam reaksi. 26 ORDE II A+B P d A d B d P Laju reaksi k A B dt dt dt Jika: a dan b masing-masing konsentrasi awal dari A dan B; x adalah jumlah mol A atau B yang bereaksi dalam waktu t, maka: 2,303 b a x log a b a b x dx 1 x 2 Jika kedua reaktan konsentrasinya sama laju : k a x k dt t a a x d A 1 1 2 atau : k A kt A A 0 dt laju : dx k a x b x dt kt 27 2nd order graph Units of K: 1/C = 1/Co + Kt K = (1/C - 1/Co) / t K = M-1. sec -1 i.e, K is dependent on initial drug concentration. Half life: Shelf life:

t1/2 = 1 / KCo t0.9 = 0.11 / KCo 28 Practice Problem Using the following information, determine the half life of this reaction, assuming there is a single reactant, second orde Concentration (M) Time (s) 2.0 0 1.3 10 0.9633 20 29 Solutions Concentration (M) Time (s) 1/ Concentration 2.0 0 0,5 1.3 10 0,769 0.9633 20 1,038 RL 1/C vs t A : 0,5 1/C = 1/Co + Kt B : 0,0269 y = a + bx K = b = 0,0269 t1/2 = 1/(K.C0) = 18,89 s Given the information from the previous problem, how much is the concentration after 5 minutes? 30 Metode Penentuan Orde Reaksi Metode Substitusi Metode Grafik Metode Waktu Paro 31 Metode Substitusi Data yang terkumpul dari hasil pengamatan jalannya suatu reaksi disubstitusikan ke dalam bentuk integral dari berbagai orde reaksi. Jika menghasilkan k yang konstan, maka reaksi dianggap berjalan sesuai orde tersebut 32 Metode Substitusi : Hitung k pada setiap t; masukkan ke dalam persamaan: C0 C Orde 0 : k t 2,303 a Orde I : k log t a-x 2,303 b a x OrdeII : k log a b t a b x Metode ini memakan waktu 33 Metode Grafik C vs t ----- linear ----- orde 0 Log C vs t ----- linear ----- orde 1 1/C vs t ----- linear ---- - orde 2 Metode yang praktis, cepat, tepat 34 Metode Grafik Orde0 :

C C0 kt k t 2,303 b a x k a b Orde II : log t a b x 2,303 Orde I : log C log C0 Log C C Slop=-k/2,303 Slop=-k t b a x log a b x t slop t k a b 2,303 35 Orde II 1 1 kt C C0 1 C Slop=k t 36 Dengan kertas semi log 37 Metode Waktu Paro Orde 0 ------ t ½ = Do / 2k Orde 1 ------ t ½ = 0.693 / k Orde 2 ------ t ½ = 1/Do.k Jarang digunakan 38 Soal Harned meneliti dekomposisi hidrogen peroksida (H2O2) yang dikatalisis oleh KI (0,02 M) dengan reaksi sebagai berikut 2 H2O2 2H2O + O2 Data degradasi H2O2 tersebut terlihat pada tabel berikut Waktu (menit) 0 5 10 25 45 65 sisa H2O2 (mm) 57,9 50,4 43,9 29,1 6,7 9,6

Pertanyaan : -tentukan orde reaksi degradasi H2O2 tersebut -Hitung harga konstanta degradasi H2O2