lajureaksi

1. KINETIKA & LAJU REAKSI
Tim Teaching MK Stabilitas Obat
Jurusan Farmasi FKIK
UNSOED
2013
1
16/10/2013

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
2
16/10/2013

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
3
16/10/2013

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
16/10/2013
4

5. Rate Reactions
• Change of drug concentration with respect to
time
16/10/2013
5

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.
16/10/2013
6

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
16/10/2013
7

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.
16/10/2013
8

9. Factors Affecting Reaction Rates
• Temperature
• Dielectric Constant
• Ionic Strength
• Solvent Effect
• Catalysis
• Light
16/10/2013
9

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
10
16/10/2013

11. Laju (Kecepatan) Reaksi
▫ A  B + C
▫ A berkurang, sedangkan B dan C bertambah
laju  
d[A]
dt
▫ Laju reaksi sebanding dengan berkurangnya
konsentrasi A seiring waktu
laju 
d[B]

d[C]
dt dt
▫ Dan bertambahnya konsentrasi B seiring waktu
11
16/10/2013

12. • Reaksi kimia dapat dinyatakan sebagai laju
penguraian reaktan atau laju pembentukan
produk
• aA + bB + ....  Produk
Laju  -
1 dA 
1 dB kAa
Bb
.......
a dt b dt
• Orde reaksi adalah penjumlahan eksponen
(pangkat) a+b +.....
• Orde terhadap A adalah a, terhadap B adalah b,
dst.
12
16/10/2013

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
13
16/10/2013

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.
14
16/10/2013

15. 15
16/10/2013

16. Orde Nol
• Reaksi di mana kecepatan reaksi tidak
dipengaruhi oleh konsentrasi reaktan
16
16/10/2013

17. ORDE NOL
0
At t
dA
 k
dt
dA  k0 dt
A0 0
At  A0  k0 t 
At  A0  k0t
Waktu paro:
0
0
1 / 2
k
1
A
t  2
17
16/10/2013

18. C
T
18
16/10/2013

19. Sebuah obat telah terurai 75% dalam satu tahun, reaksi dianggap
orde nol, hitung nilai Ko dan t1/2 obat tersebut
LATIHAN SOAL
19
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
Tentukan rumus T90 dan hitung kadaluarsa obat tersebut!
16/10/2013

20. Orde 1
• Reaksi farmasetika yang sering terjadi seperti:
absorpsi obat dan degradasi obat
• Kecepatan reaksi dipengaruhi oleh konsentrasi
reaktan
20
16/10/2013

21. ORDE I
a
t
a  x
dc
 kc
dt
 dt
 kdt 
log
2,303
t
atau k 
k 
2,303
log
c0
t c
c
dc
c0 0
lnc  lnc0  k(t  0) 
lnc  lnc0  kt
logc  logc0  kt / 2,303 
t
t 90
1/2

0,105
k

0,693
k
21
16/10/2013

22. 22
22
C = co e –kt
Difficult to determine slope lnc = lnco – kt
Slope = c1 – c2 / t1 – t2
Slope = -k
lnco
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
Logc
16/10/2013

23. 23
23
Semi log paper
Slope = -K / 2.303
16/10/2013

24. Contoh soal:
K = 2,303 . Log Co
t Ct
t1/2 = 0,693
k
= 2,303 . Log 500 = 0,693
40 300 0,0128
= 0,0128 /hari t1/2 = 54,3 hari
24
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?
16/10/2013

25. Orde Dua
• Reaksi di mana terdapat dua reaktan yang
berpengaruh dalam reaksi.
25
16/10/2013

26. 26
ORDE II
A + B  P
dt dt dt
Laju reaksi  
dA 
dB kAB
dP
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:
dt
x
dt t aa  x
ab  x
dt a  b
dx
 ka  xb  x
A A0

1

1
 kt
atau :
dA kA2
 k 
1
Jika kedua reaktan konsentrasinya sama  laju :
dx
 ka  x2
 kt 
2,303
log
ba  x
laju :
16/10/2013

27. 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
16/10/2013

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
28
16/10/2013

29. RL  1/C vs t
1/C = 1/Co + Kt
A : 0,5
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?
Solutions
16/10/2013
Concentration (M) Time (s) 1/ Concentration
2.0 0 0,5
1.3 10 0,769
0.9633 20 1,038
29

30. Metode Penentuan Orde Reaksi
Metode Substitusi
Metode Grafik
Metode Waktu Paro
30
16/10/2013

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
31
16/10/2013

32. • Metode Substitusi : Hitung k pada setiap t; masukkan ke dalam
persamaan:
a
a -x
t
ba  x
2,3 0 3
O rd e I I : k 
a  bt
l o g
ab  x
O rd e I : k 
2,303
log
t
O rd e 0 : k 
C 0  C
Metode ini memakan waktu
32
16/10/2013

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
33
16/10/2013

34. 34
t
k
2,3 0 3
2,3 0 3
0
ab  x
O rd e II : lo g
b a  x  
k a  b t
O rd e I : lo g C  lo g C 
• Metode Grafik
O rd e 0 : C  C 0  kt
abx
bax
log

t
2,303
kab
slop
t
t
C
Log C
Slop=-k
Slop=-k/2,303
16/10/2013

35. Orde II
 k t

1 1
C C 0
Slop=k
t
1
C
35
16/10/2013

36. Dengan kertas semi log
36
16/10/2013

37. • Orde 0 ------ t ½ = Do / 2k
• Orde 1 ------ t ½ = 0.693 / k
• Orde 2 ------ t ½ = 1/Do.k
Jarang digunakan
37
Metode Waktu Paro
16/10/2013

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) 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
-Hitung harga konstanta degradasi H2O2
38
16/10/2013