Download - Kinetika Reaksi

Transcript
Page 1: Kinetika Reaksi

LAPORAN

PRAKTIKUM FARMASI FISIKA I

PERCOBAAN IV

KINETIKA REAKSI KIMIA

O L E H :

NAMA : NURRAMADHANI.A.SIDA

STAMBUK : F1F1 11 114

KELOMPOK : 5

ASISTEN : HARDIN AGUSMAN, S.Si

LABORATORIUM FARMASI

PROGRAM STUDI FARMASI

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN UMUM

UNIVERSITAS HALUOLEO

KENDARI

2012

Page 2: Kinetika Reaksi

PERCOBAAN IV

KINETIKA REAKSI KIMIA

A. TUJUAN

Mempelajari kinetika suatu reaksi kimia, dan menentukan waktu kadaluwarsa obat.

B. LANDASAN TEORI

Kinetika kimia merupakan bagian ilmu kimia fisika yang mempelajari laju

reaksi kimia, faktor-faktor yang mempengaruhinya serta penjelasan hubungannya

terhadap mekanisme reaksi. Kinetika kimia disebut juga dinamika kimia, karena

adanya gerakan molekul, elemen atau ion dalam mekanisme reaksi dan laju reaksi

sebagai fungsi waktu. Mekanisme reaksi adalah serangkaian tahap reaksi yang terjadi

secara berurutan selama proses perubahan reaktan menjadi produk. Mekanisme reaksi

dapat diramalkan dengan bantuan pengamatan dan pengukuran besaran

termodinamika suatu reaksi, dengan mengamati arah jalannya reaktan maupun

produk suatu system. Syarat untuk terjadinya suatu reaksi kimia bila terjadi

penurunan energy bebas (t G < 0) (Crys, 2003).

Ada beberapa reaksi yang laju reaksinya tidak bergantung pada konsentrasi

pereaksinya, misalnya reaksi fotosintesis dan reaksi- reaksi permukaan. Reaksi

semacam ini dikatakan berorde reaksi nol. Contoh reaksi yang berorde nol misalnya

penguraian amoniak pada permukaan katalis wolfram (Endang, 2007).

Page 3: Kinetika Reaksi

Beberapa prinsip dan proses laju dalam bidang kefarmasian antara lain ; (1)

kestabilan dan tak tercampurkan proses laju umumnya adalah sesuatu yang yang

menyebabkan ketidakaktifan obat karena perubahan bentuk fisik dan kimia yang

kurang diinginkan dari obat tersebut; (2) Disolusi, disini diperhatikan terutama

kecepatan berubahnya obat dalam bentuk sediaan padat menjadi bentuk larutan

molekular; (3) proses absorbsi, distribusi, eliminasi beberapa proses ini berkaitan

dengan laju absorbsi obat kedalam tubuh, laju distribusi obat dalam tubuh dan laju

pengeluaran obat setelah proses distribusi dengan berbagai factor, seperti

metabolisme, penyimpanan dalam organ tubuh lemak, dan melalui jalur-jalur

pelepasan; (4) kerja obat pada tingkat molecular obat dapat dibuat dalam bentuk yang

tepat dengan menganggap timbulnya respons dari obat merupakan suatu proses laju

(Martin, 1993).

Para pembuat obat harus tahu waktu paruh obat. Waktu paruh suatu obat dapat

memberikan gambaran stabilitas obat, yaitu gambaran kecepatan terurainya obat atau

kecepatan degregasi kimiawinya. Panas, asam-asam, alkali-alkali, oksigen. Cahaya,

dan faktor-faktor lain dapat menyebabkan rusaknya obat. Mekanisme degradasi dapat

disebabkan oleh pecahnya suatu ikatan, pergantian spesies atau perpindahan atom-

atom dna ion-ion jika dua molekul bertabrakan dalam tabung reaksi. Keceptan

dekomposisi obat ditujukan oleh kecepatan perubahan konsentrasi mula-mula satu

atau lebih reakyan dan ini dinyatakan dengan tetapan kecepatan reaksi “K”, yang

untuk oede satu dinyatakan sebagai harga resiprok dari detik, menit, atau jam. Dalam

Page 4: Kinetika Reaksi

suatu reaksi kecepatan terurainya suatu zat padat mengikuti reaksi orde nol, orde I

ataupun orde II.

Untuk menentukan kecepatan dekomposisi suatu zat/obat, digunakan metode

elevated, yaitu terurainya zat/obat tersebut dipercepat dengan memanaskannya pada

temperature yang lebih tinggi. Log K versus 1/T dinyatakan dalam grafik dengan

menentukan persamaan garis regresi linear akan didapatkan harga k pada temperature

kamar untuk menentukan waktu kadaluarsa obat. Metode ini dikenal sebgaai studi

stabilitas dipercepat (Anonim, 2012).

Prinsip yang mendasari semua ilmu kinetika adalah hukum aksi. Hukum ini

menyatakan bahwa reaksi kimia yaitu kecepatan reaksi sebanding dengan masa aktif

senyawa yang bereaksi. Dalam praktiknya, laju suatu reaksi kimia hanya bergantung

pada beberapa konsentrasi dan jumlah perpangkatan konsentrasi ini diistilahkan

dengan orde reaksi. Hal ini dikarenakan reaksi kimia terjadi dalam beberapa tahap

dan laju keseluruhan reaksi sering ditentukan oleh laju tahap yang paling lambat

(Donald, 2003).

Orde reaksi dapat ditentukan dengan beberapa metode, yaitu :

a. Metode Subtitusi. Data yang terkumpul dari hasil pengamatan jalannya

suatu reaksi disubstitusikan ke dalam bentuk integral dari persamaan

berbagai orde reaksi. Jika persamaan itu menghasilkan harga k yang tetap

konstan dalam batas-batas variasi percobaan, maka reaksi dianggap

berjalan sesuai dengan orde tesebut.

Page 5: Kinetika Reaksi

b. Metode Grafik. Plot data dalam bentuk grafik dapat digunakan untuk

mengetahui orde reaksi tersebut. Jika konsentrasi diplot terhadap t dan

didapatkan garis lurus, reaksi adalah reaksi nol. Reaksi dikatakan orde

pertama bila log (a-x) terhadap t menghasilkan garis lurus.

c. Metode waktu paruh. Dalam reaksi orde nol, waktu paruh sebanding

dengan konsentrasi awal. Waktu paruh reaksi orde-pertama tidka

bergantung pada konsentrasi awal, waktu paruh untuk reaksi orde kedua,

dimana a=b=c, sebanding dengan 1/a2. Umumnya hubungan antara hasil di

atas memperlihatkan bahwa waktu paruh suaut reaksi dengan konsentrasi

seluruh reaktan sama (Martin, et all., 1993).

Pengaruh Suhu Terhadap Harga k, semakin tinggi suhu maka semakin tinggi

harga k yang diperoleh, hal ini sesuai dengan persamaan Arrchenius :

k = A e(-Ea/RT)

dimana :

T = Suhu absolut ( ºC)

R = Konstanta gas umum (cal/gmol ºK)

E = Tenaga aktivasi (cal/gmol)

A = Faktor tumbukan

k = konstanta kinetika reaksi

Dari persamaan diatas di dapat k ( konstanta kinetika reaksi ) berbanding lurus

dengan suhu ( T ). Semakin lama waktu reaksi maka harga k semakin berkurang, hal

ini menunjukkan reaksi dalam kondisi mendekati kesetimbangan. Pengaruh

Page 6: Kinetika Reaksi

Penambahan Katalis Terhadap Harga k Dari tabel diatas menunjukkan semakin

banyak katalis yang digunakan maka harga k yang diperoleh semakin besar, hal ini

menunjukkan bahwa jumlah katalis mempengaruhi terbentuknya metal ester. Sesuai

dengan mekanisme reaksi esterifikasi dengan katalis asam. Semakin banyak H+

( katalis ) semakin cepat reaksi dapat di arahkan ke produk (Sari, 2010).

Dengan naiknya suhu pereaksi, maka suplai enenrgi untuk mengaktifkan

pereaksi dan tumbukan antar pereaksi untuk menghasilkan reaksi juga akan

bertambah, sehingga prosuk yang dihasillkan menjadi lebih banyak. Nilai konstanta

kecepatan reaksi (K) naik dengan kenaikan suhu reaksi. Hal ini sesuai dengan teori

Arrhenius dan pernyataan Westerterp (1984), bahwa kenaikan suhu akan menaikan

nilai konstanta kecepatan reaksi (Khairat, 2003).

Peningkatan suhu reaksi, mempercepat kenaikan konsentrasi ALB(CD),

memperbesar penurunan konsentrasi A(CA), atau dengan kata lain menaikan

konversi (XA). Hal ini disebabkan karena dengan naiknya suhu reaksi, maka suplai

energi untuk mengaktifkan pereaksi dan tumbukan antar pereaksi untuk menghasilkan

reaksi juga akan bertambah, sehingga produk yang dihasilkan menjadi lebih banyak.

Nilai konstanta kecepatan reaksi (k) naik dengan kenaikan suhu reaksi (rata-rata

kenaikannya ±2 kali dari nilai awal), hal ini sesuai dengan teori Arrhenius dan

pernyataan Westerterp (1984), bahwa kenaikan suhu akan menaikan nilai konstanta

kecepatan reaksi, di mana kenaikan 10°C suhu reaksi menaikan konstanta kecepatan

reaksi sebanyak ±2 kali dari nilai awal (Khairat, 2003).

Page 7: Kinetika Reaksi

C. ALAT DAN BAHAN

1. ALAT

Adapun alat yang digunakan :

a. Gelas kimia 500 ml 2 buah

b. Thermometer 1 buah

c. Statis dan klem 1 buah

d. Hotplate 1 buah

e. Spektrofotometer 1 buah

f. Kuvet 2 buah

g. Tabung reaksi 6 buah

h. Gegep

i. stopwatch

2. BAHAN

Adapun bahan yang digunakan yaitu :

a. Larutan asetosal

b. Air

c. Es batu

d. FeCl3

Page 8: Kinetika Reaksi

D. PROSEDUR KERJA

- Dimasukan masing-masing 5 ml

kedalam tabung

- Dipanaskan dalam gelas kimia

yang terlah dipanaskan pada suhu

40oC pada variasi 5, 10, 15, 20, 25

menit.

- Didinginkan dalam es selama 1

menit

- Ditambahkan FeCl3 2 tetes

- Diukur absorbansinya

- Dihitung waktu kadaluarsanya.

Asetosal

Tabung I Tabung II Tabung III Tabung IV Tabung V

A= 3,697 A= 3,702 A= 3,657 A= 3,655 A= 3, 567

Page 9: Kinetika Reaksi

Hasil ??

Page 10: Kinetika Reaksi

E. HASIL PENGAMATAN

1. Tabel

Sampel Waktu (Menit) Serapan (A) K (menit-1) Log c (y) = log A

Tabung I 5 3,697 -4,09.10-3 0,5678

Tabung II 10 3,702 -2,22.10-3 0,5684

Tabung III 15 3,657 -6,678.10-4 0,5631

Tabung IV 20 3,655 -5,01.10-4 0,5628

Tabung V 25 3,567 5,94.10-4 0,5523

Sampel tabung VI (Co) serapannya, A= 3, 622

2. Perhitungan.

Menghitung nilai konstanta laju (K) masing-masing sampel :

i. Tabung I

K=2.303t

x logCoCt

K= 2.3035menit

x log3.6223.697

K=0.46 menit−1 .−8,90.10−3

Page 11: Kinetika Reaksi

ii. K=−4,09. 10−3 menit−1Tabung II

K=2.303t

x logCoCt

K= 2.30310 menit

x log3.6223.702

K=0.2303 menit−1.−9,66.10−3

K=−2,22.10−3menit−1

iii. Tabung III

K=2.303t

x logCoCt

K= 2.30315 menit

x log3.6223.657

K=0.2303 menit−1.−4,36. 10−3

K=−6,678.10−4 menit−1

iv. Tabung IV

K=2.303t

x logCoCt

K= 2.30320 menit

x log3.6223.655

K=0,115menit−1 .−4,36. 10−3

K=−5,01.10−4 menit−1

v. Tabung V

K=2.303t

x logCoCt

Page 12: Kinetika Reaksi

K= 2.30325 menit

x log3.6223.567

K=0,092 menit−1 .6,46.10−3

K=5,94. 10−4 menit−1

Menentukan waktu paruh dan kadaluarsa obat

Dari kurva hubungan waktu (t) terhadap log C diperoleh persamaan :

y = -0.000x + 0,573

log C= K2,303

t−logCo

Dari persamaan tersebut diperoleh :

0.000= K2,303

K=0,000 x 2,303

K=0 menit−1

∴nilai K pada suhukamar adalah0 menit−1

Untuk waktu paruh :

t 12

= 00.5734

=0menit

Untuk waktu kadaluarsa,

t 90=0

0,5734 menit−1

t 90=0 menit

Page 13: Kinetika Reaksi

3. Kurva

0 5 10 15 20 25 303.45

3.5

3.55

3.6

3.65

3.7

3.75

Kurva hubungan absorbansi terhadap waktu

absorbansi

waktu (t)

Abso

rban

si

0 5 10 15 20 25 300.54

0.545

0.55

0.555

0.56

0.565

0.57f(x) = − 0.000731999999999999 x + 0.57386R² = 0.803729570163439

KURVA HUBUNGAN WAKTU TERHADAP LOG C

Log C

Linear (Log C)Waktu (menit)

Log

C

Page 14: Kinetika Reaksi

F. PEMBAHASAN

Pada praktikum ini dilakukan pengukuran laju reaksi suatu bahan obat dengan

menggunakan prinsip elevated. Prinsip elevated menjelaskan tentang pengaruh

pemanasan terhadap kelarutan atau laju reaksi, dimana bila panas diberikan lebih,

maka laju reaksi meningkat dan kelarutan juga bertambah, begitupun sebaliknya.

Pada ilmu farmasi, laju reaksi sangatlah penting dalam menentukan waktu kadaluarsa

dari suatu obat. Selain itu seorang calon apoteker dan apoteker harus mengetahui

waktu paruh suatu obat, karena waktu paruh suatu obat dapat memberikan gambaran

stabilitas obat yaitu terurainya obat. Saat farmasist mengetahui stabilitas obat, maka

farmasist akan mengetahui waktu larut obat dalam tubuh.

Dalam praktikum kali ini bahan obat yang digunakan yaitu asetosal yang

merupakan ester dari asam karboksilat atau derivate dari asam salisilat. Percobaan

diawali dengan memasukan 5 ml asetosal kedalam 5 tabung reaksi, yang selanjutnya

tabung-tabung tersebut dimasukan secara bersama-sama kedalam gelas kimia 500 ml

yang sebelumnya telah dipanaskan diatas hotplate dengan suhu 40oC. Ketika

termometer telah menunjukan suhu 400C, tabung dimasukan dan hotplate dimatikan,

tujuannya agar suhu tidak bertambah sehingga prosedur kerja sesuai dengan

penuntun, dan diharapkan hasil yang diperoleh tidak jauh beda dari teori. Pemanasan

yang diberikan untuk percobaan ini yaitu pada suhu yang tidak terlalu panas dan tidak

dibawah suhu kamar pada saat itu yaitu dibawah 32oC. Panas yang diberikan hanya

Page 15: Kinetika Reaksi

untuk mempercepat laju reaksi sehingga solute lebih larut dalam solven. Tabung

pertama dipanaskan selama 5 menit, lalu disimpan kedalam es dan begitu seterusnya

hingga tabung ke V. Pembeda setiap tabung adalah waktu pemanasan, bila tabung

pertama 5 menit, maka tabung kedua 10 menit, selisih setiap tabung adalah 5 menit,

maka tabung ke V dipanaskan selama 25 menit. Waktu pemanasan ini

mempengaruhi dekomposisi atau terurainya obat, dimana semakin lama dipanaskan

maka obat akan makin mengurai atau terdekomposisi, begitupun sebaliknya. Hal ini

dikarenakan lama pemanasan meningkatkan laju reaksi larutan sehingga kecepatan

terurai juga meningkat seperti yang terlihat pada hubungan konstanta kinetika reaksi

dengan suhu pada persamaan arrchenius. Dimana hubungan konstanta kinetika reaksi

berbanding lurus dengan waktu bila tenaga aktivasi, konstanta gas umum dianggap

kosntan. Dengan kata lain, semakin lama dipanaskan, maka konstanta kinetika reaksi

juga bertambah.

Adapun tujuan dilakukan pemanasan ini adalah untuk mempercepat terurainya

zat/obat pada temperatur yang lebih tinggi dari suhu kamar. Setelah dipanaskan,

asetosal didinginkan dalam es, penurunan suhu yang drastis dari panas ke dingin

membuat proses penguraian zat dalam obat terhenti atau proses kinetika reaksinya

terhenti. Setelah larutan dingin, ditambahkan FeCl3 sebagai zat kompleks kedalam

tabung reaksi, dan reaksi yang terjadi :

Page 16: Kinetika Reaksi

Ketika bereaksi, FeCl3 memutuskan ikatan gugus OH pada senyawa asetosal

dan mengikat 3 senyawa asetosal yang memberikan perubahan warna ungu pada

larutan.

Lalu larutan secara bergantian dimasukan kedalam spektrofotometer untuk

diketahui absorbansi masing-masing larutan. Hasil pengukuran absorbansi yang

diperoleh kurang akurat, hal ini disebabkan pemberian FeCl3 yang berlebih, sehingga

larutan berwarna ungu pekat dan spektro tidak dapat membaca dengan jelas

absorbansinya. Bila berpatokan pada rumus kinetika reaksi, maka yang diperlukan

untuk mengetahui tetapan kecepatan reaksi yaitu konsentrasi mula-mula zat dan

konsentrasi pada waktu t. Tetapi bila ditinjau pada hukum Lamber-beer, hubungan

absorbansi dengan konsentrasi adalah berbanding lurus bila absorbtivitas dan panjang

kuvet dianggap konstan. Berdasar pada teori ini, maka untuk konsentrasi awal dan

akhir digunakan hasil pengukuran absorbansi pada variasi waktu, dan hasil

pengukuran absorbansi larutan standar.

Page 17: Kinetika Reaksi

Dari hasil yang diperoleh, hubungan absorbansi dengan lama pemanasan

bahan obat berbanding terbalik, dimana semakin lama dipanaskan maka

absorbansinya semakin kecil, Secara teori hal ini benar. Lamanya pemanasan

membuat penguraian zat aktif dan zat pelengkap dalam obat semakin besar sehingga

absorbansi yang dihasilkan kecil. Hal ini dikarenakan molekul-molekul obat yang

semula berupa granul berubah menjadi molekul-molekul yang lebih kecil lagi

sehingga cahaya lebih mudah diserap oleh larutan ketimbangan larutan dengan

bentuk molekul yang lebih besar. Bila absorbansi kecil maka kinetika reaksi atau

laju reaksinya juga kecil, dimana absorbansi berbanding lurus dengan laju reaksi.

Dengan kata lain lama pemanasan mempengaruhi absorbansi dan laju reaksi obat dan

berbanding terbalik dengan lama pemanasan itu sendiri. Bila dilihat pada kurva

hubungan Log C terhadap lama pemanasan, hubungan keduanya adalah berbanding

terbalik. Log C merupakan logaritma dari nilai absorbansi dan absorbansi berbanding

lurus dengan laju reaksi.

Dari kurva hubungan log C dengan lama pemanasan, diperoleh persamaan

garis lurus yang digunakan untuk menentukan nilai koefisien reaksi yang nantinya

juga ikut dalam penentuan waktu paruh dan waktu kadaluarsa obat. Namun,

persamaan reaksi yang dihasilkan pada percobaan ini bila dimasukan kedalam rumus

penentuan waktu paruh dan waktu kadaluarsa, maka hasil akhirnya adalah nol.

Berdasarkan hasil yang diperoleh, menunjukan bahwa obat yang digunakan tidak

layak uji, karena obat tersebut telah mencapai masa kadaluarsanya sebelum dilakukan

Page 18: Kinetika Reaksi

percobaan terhadap waktu paruh dan waktu kadaluarsanya. Namun, nilai hasil

perhitungan waktu paruh dan waktu kadaluarsa yang diperoleh tidak akurat karena

dampak pemberian FeCl3 berlebih yang mempengaruhi hasil pembacaan

spektrofotometer sehingga menghasilkan nilai absorbansi yang tidak akurat dan

secara otomatis nilai Log C juga tidak akurat, sehingga persamaan yang diperoleh

juga salah.

Page 19: Kinetika Reaksi

G. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari praktikum ini yaitu :

Kinetika reaksi berhubungan dengan laju reaksi, dimana laju reaksi

berhubungan dengan waktu paruh obat yang penting untuk mengetahui waktu

larut obat dalam tubuh. Untuk menguji laju reaksi digunakan prinsip alevated.

Waktu paruh dan waktu kadaluarsa obat yang diperoleh yaitu 0 menit.

Page 20: Kinetika Reaksi

DAFTAR PUSTAKA

Anonym. 2012. Penuntun Praktikum Kimia Farmasi Fisika. Unhalu, Kendari

Crys Fajar P, Heru P, dkk, 2003, Kimia dasar 2, Yogyakarta : IMSTEP UNY

Endang.2007. Kinetika Kimia. Jurusan Pendidikan Kimia, FMIPA UNY

Khairat, 2003. Kinetika Reaksi Hidrolisis Minyak Sawit dengan Katalisator Asam Klorida. FT, Universitas Riau. Pekanbaru

Martin, Alfred, et all. 1993. Dasar-dasar kimia fisik dlm ilmu farmasetiik fisik. UI Press. Jakarta

Sari, Annas Puspita. 2010. Kinetika Reaksi Esterifikasi Pada Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Dedak Padi. Jurusan Teknik Kimia. Diponegoro

Page 21: Kinetika Reaksi
Page 22: Kinetika Reaksi