Kinetika Kimia [PDF]

Citation preview

DRUG STABILTY



PERHITUNGAN STABILITAS OBAT



Definisi 



Kinetika reaksi -> cabang ilmu yang membahas laju reaksi, faktor yang mempengaruhi laju reaksi, dan penjelasan hubungan terhadap mekanisme reaksi







Mekanisme reaksi adalah serangkaian tahap reaksi yang terjadi secara berurutan selama proses perubahan reaktan menjadi produk (Crys,2003).



Laju Reaksi dC  dt







Perubahan konsentrasi pereaksi atau hasil reaksi terhadap satuan waktu (Sandri J, Muchtaridi, 2009).



dA  dt







Pada reaksi obat A  obat B  bila obat A berkurang dengan bertambahnya waktu (reaksi searah )  bila obat B bertambah dengan bertambahnya waktu



dB  dt



Cont’d 



Untuk reaksi A + B  AB, persamaan laju reaksi secara umum ditulis sebagai berikut: R = k [A]m [B]n k : konstanta laju reaksi m dan n : orde parsial masing-masing pereaksi (Petrucci, 1987).







Koefisien K disebut konstanta laju yang tidak bergantung pada konsentrasi tetapi bergantung pada temperatur (Atkins, 1990).



Faktor Yang Mempengaruhi Laju Reaksi 1. Konsentrasi 



semakin besar konsentrasi pereaksi, maka tumbukan yang terjadi semakin banyak, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat, dan sebaliknya (Keenan, dkk., 1984).



2. Suhu  apabila suhu pada suatu rekasi yang berlangsung dinaikkan, maka menyebabkan partikel semakin aktif bergerak, sehingga tumbukan yang terjadi semakin sering, menyebabkan laju reaksi semakin besar, dan sebaliknya(Syukri, 1999). 3. Tekanan  reaksi yang melibatkan pereaksi dalam wujud gas dipengaruhi juga oleh tekanan. Penambahan tekanan dengan memperkecil volume akan memperbesar konsentrasi, dengan demikian dapat memperbesar laju reaksi (Keenan, dkk., 1984).



Cont’d 4. Katalis  zat yang mempercepat laju reaksi kimia pada suhu tertentu, tanpa mengalami perubahan atau terpakai oleh reaksi itu sendiri.  berperan dalam reaksi tapi bukan sebagai pereaksi ataupun produk.  katalis memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat atau memungkinkan reaksi pada suhu lebih rendah akibat perubahan yang dipicunya terhadap pereaksi, dengan energi aktivasi yang lebih rendah (Hidayat, 2008). 5. Luas permukaan sentuh  semakin besar luas permukaan bidang sentuh antar partikel, maka tumbukan yang terjadi semakin banyak, sehingga menyebabkan laju reaksi semakin cepat. Begitu juga, apabila semakin kecil luas permukaan bidang sentuh, maka semakin kecil tumbukan yang terjadi antar partikel, sehingga laju reaksi pun semakin kecil.



LAJU (KECEPATAN) REAKSI A  B+C  A berkurang, dan B dab C bertambah 



d [ A] dt Laju reaksi sebanding dengan berkurangnya Kons. A seiring waktu



laju   



d [ B] d [C ] laju   dt dt 



Dan bertambahnya kons. B dan C seiring Waktu







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



8







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. 



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



10



ORDE NOL



Waktu paro: t1 / 2



1 A0  2 k0



Waktu yang diperlukan untuk hilangnya konsntrasi setengahnya Jika persamaan garis dibuat, plot antara c dengan t maka slop adalah -ko



CONTOH – CONTOH : 



Seorang Farmasis menimbang secara seksama 10 gram obat dan dilarutkan pada 100 ml air. Larutan dipelihara pada t kamar dan secara periodik diambil dan ditetapkan kadarnya. Diperoleh data sebagai berikut : C obat (g/ml)



t (jam)



100



0



95.4



2



86



6



74.5



10



70



12



Dari Data tersebut  Grafik C Vs t Berapa Ko = ………….? Berapa waktu shellf life nya?



Orde nol semu k 0  k1   kelarutan  



Terjadi pada suspensi, dimana obat ada yang terlarut dan ada yang tersisa Larutan orde satu, sedangkan yang tersisa adalah orde nol



Aspirin is most stable at pH 2.5. At this pH the apparent first-order rate constant is 5 x 10-7 sec-1 at 25°C. What is the shelflife of aspirin in this solution?



0.105 5 t90   2 . 1  10 sec  2 days 7 5  10 Would making a suspension increase the shelf life of aspirin? The solubility of aspirin is 0.33 g/lOOmL. At pH 2.5, what is the apparent zero-order rate constant for an aspirin suspension?



If one dose of aspirin at 650 mg per teaspoonful is administered, what is the shelflife of suspension? 650 mg/5 mL= 13 g/100 mL



14



ORDE I



0,693 t1 / 2  k



0,105 t90  k







Tetapan k lebih mudah didapatkan dengan membuat hubungan (plot) log konsentrasi dengan waktu dengan slop -k/2,303







Seorang Farmasis menimbang secara seksama 10 gram obat dan dilarutkan pada 100 ml air. Larutan dipelihara pada t kamar dan secara berkala diambil sample dan ditetapkan kadarnya. Diperoleh data sebagai berikut : C obat (g/ml) 100 25 12,5 6,35 3,13 1,56



Berapa waktu shelf life nya



t (jam) 0 8 12 16 20 24



Orde 1



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 penurunan jumlah mol A atau B yang bereaksi dalam waktu t, maka:



2,303 b a  x  laju :  kt  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 dx  k  a  x  b  x  dt



18



ex     



CH3COOH + NaOH CH3COONa + C2H5OH Konsent Awal keduanya adalah 0,01 M Perubahan pada menit ke 20 adalah 0,00056 M Berapa kadar setelah menit ke 10 dan berapa t ½ Bera[a kadar setelah menit 10 dan t ½ jika kadar awal adalah 0,01 M dan 0,012 M



PENENTUAN ORDE REAKSI Metode Substitusi : Hitung k pada setiap t; masukkan ke dalam persamaan:



•



Orde 0 : k  •



C0  C t



Orde I : k 



2,303 a log t a-x



OrdeII : k 



2,303 b a  x  log  a  b  t a b  x 



Metode Grafik



Orde 0 : C  C0  kt



Orde I : log C  log C0 



k t 2,303



Orde II : log



b a  x  k  a  b   t a b  x  2,303



Log C



C



Slop=-k/2,303 Slop=-k



log



t



t



b a  x  a b  x 



slop 



k  a  b 2,303



t 20



Orde II



1 C



1 1   kt C C0



Slop=k



t •



Metode Waktu Paro



t1 / 2 



1 a n 1



Dibuat dua percobaan dengan konsentrasi awal berbeda



t1 / 2  1 t1 / 2  2  n



 a2    a1  n1



n 1



 a2      a1 



log t1 / 2  1 / t1 / 2  2   log a2 / a1 



n 1



log



t1 / 2  1 t1 / 2  2 



a2   n  1 log a1



1 21



Kerjakan



t (jam)



C (mg)



10



96



20



89



40



73



60



57



90



34



120



10



130



2,5



a) Apakah penurunan jumlah obat mengikuti proses orde 0 atau order 1? b) Berapa tetapan kecepatan (K)? c) Berapa t ½ d) Berapa jumlah obat yang di ekstrapolasikan pada Sb x = 0,  Co = ..? e) Bagaimana persamaan garisnya?



2. Seorang farmasis melarutkan beberapa mg anti biotika baru ke dalam 100 ml air suling dan menyimpannya pada refrigerator (5 0C). Pada interval waktu tertentu, 10 ml Alikot di larutan tersebut diambil dan diukur jumlah obatnya. Diperoleh data sebagai berikut : t (jam)



Antibiotik (g/ml)



0,5



84,5



1,0



81,2



2,0



74,5



4,0



61,0



6,0



48,0



8,0



35,0



12,0



8,7



a) Apakah penguraian antibiotik ini mengikuti proses orde 1 atau order nol? b) Berapa kecepatan pengurainya? c) Berapa banyak (mg) antibiotic dalam larutan asal? d) Berikan persamaan garis dari data tersebut!



3. Suatu larutan obat yang dibuat segar pada konsentrasi 350 mg/ml. setelah 30 hari pada T = 250 C, konsentrasi obat di dalam larutan menjadi 75 mg/ml ○ Jika diasumsikan orde 1, kapan obat akan berkurang



menjadi setengah dari konsentrasi asal ○ Pertanyaan yang sama dengan a, tetapi diasumsikan prosesnya orde nol



4. Apabila t ½ penguraian obat adalah 4 jam, berapa lama waktu yang diperlukan untuk menguraikan 30% dari 125 mg obat (Asumsi orde 1)







300 mg obat dilarutkan ke dalam sejumlah volume yang tidak diketahui dari air suling setelah disolusi sempurna, 1 ml sample diambil dan ditetapkan kadarnya. Data sebagai berikut: t (j) C (g/ml) 0,5



0,45



2,0



0,3



Jika obat terurai dari proses orde otoritatif, berapa volume awal air dimana obat terlarut?



FAKTOR YANG BERPENGARUH TERHADAP LAJU REAKSI • SUHU



Persamaan Arrhenius



k  Ae



 Ea / RT



Ea 1 atau log k  log A  2,303 RT



A: faktor Arrhenius (faktor frekuensi); Ea: energi aktivasi. Untuk dua suhu berbeda: Pada T2:



log k 2  log A 



Ea 1 2,303 RT2



Pada T1:



log k1  log A 



Ea 1 2,303 RT1



Ea  T2  T1  k2   log  k1 2,303R  T2T1  26



Tetapan laju suatu zat pada suhu 120o C (393o K) = 1,173 jam-1 atau 3,258 x 10-4 sek-1, sedangkan pada suhu 1400 C (4130 K) tetapan laju = 4,860 jam-1. Hitung energi aktivasi Ea kkal/mol dan faktor frekuensi A dalam detik (sekon).



log



Ea  413  393  E  23 kkal/mol 4,860  a 1,173 2,303  1,987  413  393



Pada suhu 120 0 C, pers. Arrhenius : log 3,258  10 -4 sek -1   log A 



23000 kal  A  2  10 9 detik 2,303  1,987  393



27







Jika data zat seperti dibawah ini Waktu



 



30o C



40o C



50o C



C (%)



C (%)



C (%)



10



9.33



8.91



8.3



30



8.27



7.04



6.14



50



7.21



5.72



4.45



R = 1,987 kal/ derajat mol Berapa waktu shelf life dan t ½ pada suhu 25 o C



UJI STABILITAS  Fisika



Pemerian sediaan  Keseragaman sediaan (volume / bobot)  Kejernihan sediaan (sediaan cair)  Kemasan (kebocoran wadah)  Kimia  Identifikasi zat aktif 







Penetapan kadar



pH  Disolusi  Biologi  Sterilitas  Endotoksin 



ANALISIS STABILITAS DIPERCEPAT 1. 2. 3. 4.



Tentukan orde reaksi Harga k pada setiap suhu dihitung dari gradien. Harga k dapat diplotkan pada suhu yang dikehendaki Waktu simpan produk dihitung dari tetapan laju sesuai dengan derajat penguraian (orde reaksi)



30



Q1o Calculations Simonelli and Dresback Q 10 is the factor by which the rate constant increases for a 10°C temperature increase. The Q 10 factor can be calculated from the following equation:



The Q 10 approach to estimate the effect of increasing or decreasing the temperature by variable amounts.



31



Calculate the factors by which rate constants may change for (a) a 25° C to 50° C temperature change and (b) a 25° C to 0° C temperature change.



32



Soal 



Hitung perubahan t ½ metil paraben dari suhu 70 o C menjadi 25 o C menggunakan Q 10, diketahui k 70o C  1,6 x 10-8 detik



Metode estimasi kadaluarsa    



Suhu kamar  jika si pendingin bagaimana? Suhu dingin  jika suhu kamar? Suhu kamar jika ada pemanasan, bagaimana prosentasenya? Suhu dingin  disimpan beberapa lama suhu kamar,  korelasi ED?



 t90



(T2) = a / k (T1+∆T)



 t90



(T2) = a / kT1 . Q10 (∆T/10)



 t90



(T1) = a / kT1



 t90



(T2) = t90(T1) / Q10 (∆T/10)



Contoh soal 



Masa kadaluarsa supensi rekonstitusi adalah 18 jam pada suhu kamar. Berapa lama jika disimpan pada suhun dingin



Contoh soal 



Suatu produk diberi label bisa stabil 24 jam pada suhu dingin. Berapa estimasi waktu jika pada suhu kamar?



Contoh soal 



Kadaluarsa produk disimpan pada suhu dingin adalah 1 tahun. Jika disimpan pada suhu kamar selama 1 bulan, berapa kadaluarsa yang baru



Contoh soal 



Jika ampisilin dinyatakan stabil pada suhu dingin selama 14 hari, dan Ea



Catatan  1. 2.



Ada dua faktor yang tidak diperhatikan adalah : pH  akan mempengaruhi nilai Ea Perubahan kelarutan  mempengaruhi tetapan laju orde nol.