KINETIKA & LAJU REAKSI

(1)

(2)

1

KINETIKA & LAJU REAKSI Tim Teaching MK Stabilitas Obat Jurusan Farmasi FKIK UNSOED 2013 16/10/2013

2 16/10/2013

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 16/10/2013

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 16/10/2013

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 16/10/2013

Rate Reactions • Change of drug concentration with respect to time 6

Kinetics and Drug Stability 16/10/2013

Kinetics is important in all phases of the drug development process as well as in quality control, stability, bioavailability, and therapeutic drug monitoring.

7 16/10/2013

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 16/10/2013

Reaction Kinetics • Want two things from kinetic data:

(3)

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 16/10/2013

Factors Affecting Reaction Rates • • • • • •

Temperature Dielectric Constant Ionic Strength Solvent Effect Catalysis Light 10 16/10/2013

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 16/10/2013

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 16/10/2013

• 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 16/10/2013

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 16/10/2013

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

(4)

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 16/10/2013 16 16/10/2013

Orde Nol • Reaksi di mana kecepatan reaksi tidak dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan 17 ORDE NOL 16/10/2013 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 16/10/2013 C T 19 LATIHAN SOAL 16/10/2013

(5)

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 16/10/2013

Orde 1 • Reaksi farmasetika yang sering terjadi seperti: absorpsi obat dan degradasi obat • Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan

21 ORDE I 16/10/2013 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

16/10/2013

lnc = lnco – kt Slope = c1 – c2 / t1 – t2 Slope = -k Log co

Logc

(6)

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

23 16/10/2013

Semi log paper Slope = -K / 2.303 23

24 16/10/2013

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 16/10/2013

Orde Dua • Reaksi di mana terdapat dua reaktan yang berpengaruh dalam reaksi. 26

ORDE II A+BP 16/10/2013

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:

(7)

t1/2 = 1 / KCo t0.9 = 0.11 / KCo 16/10/2013

28 16/10/2013

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 16/10/2013

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 16/10/2013

Metode Penentuan Orde Reaksi Metode Substitusi Metode Grafik Metode Waktu Paro

31 16/10/2013

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 16/10/2013 •

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 16/10/2013

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 •

16/10/2013 Metode Grafik Orde0 :

(8)

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 16/10/2013 1 1   kt C C0 1 C Slop=k t 36 16/10/2013

Dengan kertas semi log 37 16/10/2013

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

16/10/2013

• 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

(9)

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

(10)