PENGARUH KATALISIS TERHADAP TETAPAN LAJU Laju reaksi sering dipengaruhi oleh adanya katalis Contoh : Hidrolisis sukrosa dalam air Suhu kamar lama (bisa beberapa bulan) Namun jika hidrolisis dilakukan dalam suasana asam (penaikkan konsentrasi ion hidrogen), reaksi akan berlangsung lebih cepat Katalis : suatu zat yang dapat mempengaruhi kecepatan reaksi tanpa ikut berubah secara kimia pada akhir reaksi Katalis positip : mempercepat reaksi Katalis negatip : memperlambat reaksi
Mekanisme Kerja Katalis • • • • • •
Katalis bergabung dengan substrat dan membentuk suatu zat antara – [senyawa kompleks] →Katalis + produk Jadi katalis menurunkan energi aktifasi dengan mengubah mekanisme proses dan kecepatannya bertambah Katalis juga dapat bekerja dg menghasilkan radikal bebas spt CH3●, yang akan mengadakan reaksi rantai yang cepat Reaksi Rantai : proses serangkaian reaksi yang melibatkan atom bebas atau radikal sebagai zat antara Tahapan reaksi rantai :- tahap pendahuluan, berakhir dengan pemutusan rantai atau tahap terminasi Katalis negatif / inhibitor berperan sebagai pemutus rantai
• Katalis homogen : katalis dan pereaksi bekerja pada satu fase yang sama (gas atau cair, katalis asam basa : fase cair homogen) • Katalis heterogen : katalis dan pereaksi membentuk fase terpisah dalam campuran • Katalis serbuk padat/ Katalis lapisan pada dinding wadah : platina→prosesnya disebut katalisis kontak: pereaksi teradsorpsi pada peermukaan kasar katalis yang dikenal sbg pusat aktif – adsorpsi ini berakibat melemahnya ikatan molekul, menurunkan energi aktifasi. Molekul teraktifasi kemudian dapat berreaksi dan hasil reaksi melepaskan diri dari permukaan katalis
Katalis Asam Basa Spesifik • Contoh : hidrolisis esrer dan inversi gula • Ostwald&Arrhenius : kemampuan mengkatalisis dari katalis asam adalah karena kekuatan asam tsb atau konsentrasi hidrogennya • Katalis basa : konsentrasi ion OH-
Hidrolisis Ester • Dilakukan pada larutan asam yang cukup kuat : ion hidrogen adalah katalis efektif, ion hidroksil tidak memperlihatkan aktifitas bermakna • Laju reaksi ; v = kH+ [H+] [S] • kH+ : tetapan laju reaksi yang dikatalisis ion hidrogen. • Orde keseluruhan reaksi terhadap konsentrasi = 2, tetapi terhadap waktu = 1, karena konsentrasi ion hidrogen tetap. • Laju reaksi orde satu : v = kobs [S] • kobs = kH+ [H+]
• Utk reaksi yang dikatalisis ion hidroksil : kobs = kOH- [OH-] • Jika reaksi dikatalisis ion ion hidrogen dan ion hidroksil serempak dan reaksi berlangsung spontan tanpa katalis, laju reaksi adalah : v = ko [S] + kH+ [H+] [S] + kOH- [OH-][S] • k = v / [S] • Maka k (tetapan laju orde 1) : k = ko + kH+ [H+] + kOH- [OH-] • ko = tetapan laju reaksi spontan tanpa katalis • kH+ dan kOH- tetapan laju teaksi yang masing2 dikatalis oleh H+ dan OH• kW =[H+][OH-] • k = ko + kH+ [H+] + kOH- Kw/[H+] • k = ko + kH+ Kw/[0H-] + kOH- [0H-]
Katalisis Asam Basa Spesifik • Reaksi hanya dikatalisis oleh asam (ion hidrogen) : kobs = k H+ [H+] • log kobs = log [H+] + log k H+ • log kobs = -(-log [H+]) + log k H+ • log kobs = - pH + log k H+ y
x
intersep • Sehingga kurva log kobs terhadap pH larutan memberikan garis lurus dengan kemiringan -1
SKRABAL
• Lihat garis a pada kurva Skrabal. Kurva yang paling umum adalah a yang memperlihatkan daerah kurva yang dikatalisis ion hidrogen (seb kiri) dan ion hidroksil (seb kanan) dan dipisahkan oleh daerah mendatar, dimana jumlah katalis tidak nermakna dibandingkan dengan reaksi spontan • Untuk reaksi dengan KATALISIS ION HIDROKSIL SPESIFIK pada kurva sebelah kanan, kemiringannya adalah +1 dan kecepatan pada daerah tengah adalah ko[S], sehingga ko yaitu tetapan laju reaksi spontan tanpa katalis dapat ditentukan langsung dari laju pada daerah ini (biasanya lambat) • Pada pH tertentu log kobs akan mempunyai harga paling kecil dan pada pH ini kestabilan obat adalah yang paling baik
• Jika ko cukup kecil dibanding kH+ atau kOH-, maka bagian datar dari kurva tidak ada, kedua garis akan berpotongan dengan tajam (b). • Jika reaksi berjalan spontan, diperoleh kurva c, sedang bila tidak spontan diperoleh kurva d • Jika kOH- sangat kecil diperoleh kurva e dan f
Skrabal f
• Menggambarkan log k terhadap pH larutan b
d
a
c
e
Katalisis Asam Basa Umum • Larutan dapar digunakan untuk mempertahankan larutan pada pH tertentu • Reaksi katalisis terjadi karena salah satu komponen dapar yang dapat mempengaruhi laju reaksi, reaksi ini disebut KATALISIS ASAM BASA UMUM yang bergantung pada komponen katalitik asam atau basa
• Profil laju-pH reaksi yang dipengaruhi katalisis asam basa umum memperlihatkan penyimpangan dari profil katalisis asam basa spesifik. • Contoh hidrolisis streptozosin, laju reaksi dalam dapar fosfat > Laju reaksi dalam katalisis basa spesifik, karena adanya katalisis oleh anion fosfat. Kemirimgan garis profil laju-pH ≠+1.
• Kekuatan ion atau perbedaan pKa substrat dapat juga memperlihatkan penyimpangan profil laju-pH. • Pembuktian katalisis Asam Basa Umum dibuktikan dengan : Menentukan laju degradasi obat dalam suatu rangkaian dapar dengan pH sama (perbandingan asam dengan basa tetap), yang dibuat dengan konsentrasi komponen dapar yang menaik
• Tetapan Laju Orde Satu Keseluruhan : k = ko + ki ci • ko = tetapan laju spesifik dalam air ci = konsentrasi katalitik I ki = koefisien katalitik • Dalam reaksi yang hanya terjadi katalisis asam basa spesifik saja, persamaaan menjadi : k = ko + kH+ [H+] + kOH- [OH-]
CONTOH SOAL • Suatu sampel glukosa terurai pada 140 oC dalam larutan yang mengandung 0,030 M HCl. Konstanta laju reaksi k = 0,0080 jam-1 Jika konstanta laju reaksi spontan ko=0,0010, hitung koefisien katalitik kH . Katalisis yang disebabkan ion hidroksil dalam larutan asam ini dapat diabaikan. • K = ko + kH[H+] + kOH [OH-]
