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

(11)

Laju (Kecepatan) Reaksi

▫ A  B + C

▫ A berkurang, sedangkan B dan C bertambah

▫ Laju reaksi sebanding dengan berkurangnya konsentrasi A seiring waktu

▫ Dan bertambahnya konsentrasi B seiring waktu

dt A d laju   [ ] dt C d dt B d laju  [ ]  [ ]

(12)

• Reaksi kimia dapat dinyatakan sebagai laju penguraian reaktan atau laju pembentukan produk

• aA + bB + ....  Produk

• Orde reaksi adalah penjumlahan eksponen (pangkat) a+b +...

• Orde terhadap A adalah a, terhadap B adalah b, dst.

 

_{     }

... 1 1 -Laju k A a B b dt B d b dt A d a    

(13)

Analogi Laju Reaksi

Calon sarjana farmasi +

Perjuangan 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)

0 0 0 0 0 0 A A t 0 t k A A t k A A dt k dA t t t        



Waktu paro: 0 0 2 / 1 2 1 k A t 

(18)

C

(19)

orde nol, hitung nilai Ko dan t1/2 obat tersebut a. Ct = Co-Kt b. t1/2 = Co Ko = Co – Ct 2.Ko t = 100 = 100 – 25 2. 75 1 t1/2 = 0.667 Th Ko = 75 %/Th = 8 bulan

(20)

Orde 1

• Reaksi farmasetika yang sering terjadi seperti: absorpsi obat dan degradasi obat

• Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan

(21)



a x



a t k c c t k kt c c kt c c t k c c dt k dt dc t                



log 303 , 2 atau log 303 , 2 303 , 2 / log log ln ln ) 0 ( ln ln 0 0 0 0 0 c c₀ k t k t₁_/₂  0,693 ₉₀  0,105

(22)

22 Slope = c₁ – c₂ / t₁ – t₂ Slope = -k Log co Log c = log co – kt / 2.303 Slope = c₁ – c₂ / t₁ – t₂ Slope = -k / 2.303

Or use semi log paper

C Lnc

(23)

23

(24)

Contoh soal:

K = 2,303 . Log Co t1/2 = 0,693 t Ct k = 2,303 . Log 500 = 0,693 40 300 0,0128 = 0,0128 /hari t1/2 = 54,3 hari

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?

(25)

Orde Dua

• Reaksi di mana terdapat dua reaktan yang berpengaruh dalam reaksi.

(26)

 

_{      }

dt

P

d

B

A

k

dt

B

d

dt

A

d

reaksi

Laju











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:    _ _   _ _

   

_{   }

kt A A A k dt A d x a a x t k x a k dt dx x b a x a b b a kt x b x a k dt dx                    0 2 2 1 1 : atau 1 : laju sama inya konsentras reaktan kedua Jika log 303 , 2 : laju

(27)

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: t_1/2 = 1 / 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

(29)

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

(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)

persamaan:





a



b x



x a b t b a k OrdeII a-x a t k I Orde t C C k Orde        log 303 , 2 : log 303 , 2 : : 0 0

(33)

Metode Grafik

• C vs t --- linear --- orde 0

• Log C vs t --- linear --- orde 1 • 1/C vs t --- linear --- orde 2

(34)

  b x ka bt a x a b Orde t k C C Orde kt C C Orde 303 , 2 log : II 303 , 2 log log : I : 0 0 0        





 

b x a x a b   log t

 

303 , 2 b a k slop   t t C Log C Slop=-k Slop=-k/2,303

(35)

C C ₀ Slop=k t C 1

(36)

(37)

• Orde 0 --- t ½ = Do / 2k • Orde 1 --- t ½ = 0.693 / k • Orde 2 --- t ½ = 1/Do.k

Jarang digunakan

(38)

• 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) sisa H2O2 (mM)

0 57,9 5 50,4 10 43,9 25 29,1 45 6,7 65 9,6 Pertanyaan :

-tentukan orde reaksi degradasi H2O2 tersebut