Expresiones regulares (RegEx)

Expresiones regulares (RegEx)

• Una expresión regular es una cadena que define un patrón de búsqueda.
• RegEx se usa para buscar texto según un patrón, reemplazar coincidencias de texto y validar formatos como direcciones de correo electrónico o números de teléfono.

Componentes de una expresión regular

• Caracteres literales: coinciden directamente con los caracteres normales ("a", "b", "1", "2").
• Metacaracteres: caracteres con significados especiales (ej. ".", "*", "+", "?", "^", "$", "[", "]", "(", ")", "{", "}", "|").
• Cuantificadores: definen la frecuencia de aparición de un carácter o grupo ("*", "+", "?", "{n}", "{n,}", "{n,m}").
• Clases de caracteres: definen conjuntos de caracteres ("[abc]", "[0-9]", "[^abc]").
• Agrupaciones: agrupan partes de la expresión ("(abc)", "(a|b)").
• Anclas: especifican la posición del patrón en el texto ("^" para el inicio, "$" para el final, "\b" para el límite de palabra).

Metacaracteres comunes

• .: Coincide con cualquier carácter excepto un salto de línea.
• ^: Coincide con el principio de una linea.
• $: Coincide con el final de una línea.
• []: Define una clase de carácter. Por ejemplo, [abc] coincide con a, b o c.
• [^]: Niega una clase de carácter. Por ejemplo, [^abc] coincide con cualquier carácter excepto a, b y c.
• (): Agrupa expresiones.
• |: Permite una union OR(ej. a|b coincide con a o b).
• \: Escapa caracteres especiales. Por ejemplo, \. coincide con un punto.

Cuantificadores comunes

• *: Cero o más ocurrencias.
• +: Una o más ocurrencias.
• ?: Cero o una ocurrencia.
• {n}: Exactamente n ocurrencias.
• {n,}: n o más ocurrencias.
• {n,m}: Entre n y m ocurrencias (inclusive).

Clases de caracteres comunes

• \d: Dígito (0-9).
• \D: No dígito.
• \w: Carácter de palabra (letras, dígitos, guión bajo).
• \W: No carácter de palabra.
• \s: Espacio en blanco (espacio, tabulación, salto de línea).
• \S: No espacio en blanco.

Ejemplos

• a.b: Coincide con "a", seguido de cualquier carácter, seguido de "b" (ej. "acb", "a1b").
• \d+: Coincide con uno o más dígitos (ej. "123", "42").
• [a-z]+: Coincide con uno o más letras minúsculas.
• [A-Za-z0-9_]+: Coincide con una o más letras (mayúsculas o minúsculas), dígitos o guiones bajos.
• ^Hola: Coincide con "Hola" solo al principio de la línea.
• Mundo$: Coincide con "Mundo" solo al final de la línea.
• \bMundo\b: Coincide con "Mundo" como una palabra completa.

RegEx en la práctica

• Ampliamente utilizado en lenguajes de programación y herramientas.
• JavaScript: string.match(regex), string.replace(regex, replacement)
• Python: re.search(regex, string), re.sub(regex, replacement, string)
• Java: Pattern.compile(regex), Matcher.find(), Matcher.replaceAll(replacement)
• Se usa en editores de texto para buscar y reemplazar.
• Usado en Shell-Scripts: grep, sed, awk
• La sintaxis y las funciones exactas varían según el lenguaje o la herramienta.

Cinética química

Velocidad de reacción

• La velocidad de reacción es el cambio en la concentración de reactivos o productos por unidad de tiempo.
• Para una reacción $aA + bB \rightarrow cC + dD$,
  • la velocidad es $= -\frac{1}{a}\frac{d[A]}{dt} = -\frac{1}{b}\frac{d[B]}{dt} = \frac{1}{c}\frac{d[C]}{dt} = \frac{1}{d}\frac{d[D]}{dt}$.
• Se expresa en unidades de mol L$^{-1}$ s$^{-1}$ o M s$^{-1}$.

Ley de velocidad

• La ley de velocidad relaciona la velocidad de reacción con las concentraciones de los reactivos.
• Para una reacción $aA + bB \rightarrow cC + dD$,
  • la ley de velocidad es Velocidad $= k[A]^m[B]^n$,
    • donde k es la constante de velocidad,
    • m es el orden de reacción con respecto a A,
    • n es el orden de reacción con respecto a B,
    • y m + n es el orden general de la reacción.
• Se determina experimentalmente, no a partir de la estequiometría.

Orden de reacción

• El orden de reacción es la suma de los exponentes de los términos de concentración en la ley de velocidad.
• Tipos:
  • Orden cero: Velocidad = k
  • Primer orden: Velocidad = k[A]
  • Segundo orden: Velocidad = k[A]$^2$ o Velocidad = k[A][B]

Factores que afectan la velocidad de reacción

• Temperatura:
  • Ecuación de Arrhenius: $k = Ae^{-\frac{E_a}{RT}}$,
    • donde k es la constante de velocidad,
    • A es el factor pre-exponencial,
    • $E_a$ es la energía de activación,
    • R es la constante de los gases (8.314 J/mol·K),
    • y T es la temperatura en Kelvin.
• Catalizador:
  • Un catalizador acelera una reacción sin consumirse y disminuye la energía de activación ($E_a$).
• Concentración:
  • A medida que aumenta la concentración, aumenta la velocidad de reacción (ver ley de velocidad).
• Área de la superficie:
  • Para reacciones heterogéneas, incrementar el área de la superficie aumenta la velocidad de reacción.

Leyes de velocidad integradas

• Orden cero:
  • Ley de velocidad: Velocidad = k
  • Ley de velocidad integrada: $[A]_t = -kt + [A]_0$
  • Vida media: $t_{1/2} = \frac{[A]_0}{2k}$
• Primer orden:
  • Ley de velocidad: Velocidad = k[A]
  • Ley de velocidad integrada: $ln[A]_t = -kt + ln[A]_0$
  • Vida media: $t_{1/2} = \frac{0.693}{k}$
• Segundo orden:
  • Ley de velocidad: Velocidad = k[A]$^2$
  • Ley de velocidad integrada: $\frac{1}{[A]_t} = kt + \frac{1}{[A]_0}$
  • Vida media: $t_{1/2} = \frac{1}{k[A]_0}$

Energía de activación

• La energía de activación es la energía mínima requerida para que ocurra una reacción.
• Se determina a partir de la ecuación de Arrhenius o datos experimentales.
• Los catalizadores disminuyen la energía de activación, acelerando la reacción.

Mecanismos de reacción

• Un mecanismo de reacción es la secuencia paso a paso de reacciones elementales por las cuales ocurre un cambio químico general.
• Un paso elemental es un solo paso en un mecanismo de reacción.
• El paso determinante de la velocidad es el paso más lento en un mecanismo de reacción y determina la velocidad general de la reacción.
• La molecularidad es el número de moléculas involucradas en un paso elemental.
  • Unimolecular: una molécula
  • Bimolecular: dos moléculas
  • Termolecular: tres moléculas