Suolahappo eli vetykloridihappo tai kloorivetyhappo on vahvasti hapan liuos, joka syntyy vetykloridin eli kloorivedyn (HCl) liuetessa veteen. Vahvana happona vetykloridi protolysoituu vedessä lähes täydellisesti kloridi- (Cl-) sekä vetyioneiksi, jotka yhtyvät vesimolekyylien kanssa muodostaen oksoniumioneja (H3O+). Niinpä suolahapossa veteen liuenneina onkin vetykloridimolekyylien sijaan pääasiassa kloridi- ja oksoniumioneja. Tästä huolimatta suolahapolle käytetään usein vetykloridin tavoin merkintää HCl tai tarkemmin HCl (aq). Erotukseksi kaasumaisesta vetykloridista käytetään suolahaposta joskus myös nimitystä hydroniumkloridi.
Suolahappo on väritön neste, jolla on tunnusomainen pistävä haju. Vahvana happona se syövyttää ihoa väkevänä liuoksena, mutta on kuitenkin tärkeänä aineksena ihmisen ja useimpien eläinten mahanesteessä. Suolahappo on myös tärkeä teollisuuskemikaali, jota käytetään muun muassa polyvinyylikloridin (PVC-muovin) valmistukseen ja nahkojen prosessointiin. Elintarviketeollisuudessa sitä käytetään lisäaineena sekä gelatiinin tuotantoon. Rehun säilöntään käytettävä AIV-liuos on suolahapon ja rikkihapon seos. Kotitaloudessa suolahappoa voidaan käyttää laimeana liuoksena kattilakiven poistoon.
Suolahappo kaasuuntuu, jos suolahappoliuos ei sisällä vähintään noin 60 prosenttia vettä tai suolahappoa ei säilytetä kovassa paineessa tai jäähdytetä.
Nimeäminen Eurooppalaiset alkemistit käyttivät vetykloridihaposta latinaksi muun muassa nimiä spiritus salis ("suolan henki") ja "acidum salis" (suolahappo). Molemmat nimet ovat yhä käytössä käännöksinä useissa kielissä, esimerkiksi saksan Salzsäure, ruotsin saltsyra ja myös suomen suolahappo.
Ennen systemaattisten nimien käyttöönottoa suolahappo tunnettiin muun muassa nimellä muriaattihappo (), jossa sana muriatum tarkoittaa suolapitoista. Tähän perustuva nimi muriatic acid on englannin kielessä yhä toisinaan käytössä. Vuonna 1814 ranskalainen kemisti Joseph Louis Gay-Lussac antoi sille nimen acide hydrochlorique
Historia Väitetään, että suolahapon keksi alkemisti Jabir ibn Hayyan noin vuonna 800. Monet asiat, jotka ovat menneet Jabir ibn Hayyanin nimiin, ovat kuitenkin todellisuudessa peräisin Espanjassa 1200-luvulla eläneeltä henkilöltä, joka otti käyttöönsä Jabarin latinisoidun nimen Geber saadakseen ajatuksilleen enemmän arvovaltaa. William Newman arvelee, että Geber oli Paulus Tarentolainen, italialainen fransiskaanimunkki. Hän kuvasi kuningasveden, suolahapon ja typpihapon seoksen, jota valmistetaan liuottamalla salmiakkia typpihappoon. Toisten tietojen mukaan ensimmäinen maininta kuningasvedestä on bysanttilaisissa käsikirjoituksissa 1200-luvulta.
Suolahappoa on nimitetty myös "suolan hengeksi", koska Basilius Valentinus valmisti 1400-luvulla sitä vuorisuolasta ja "vihreästä vihrtillistä" (rauta(II)sulfaatista) ja koska Johann Rudolph Glauber 1600-luvulla valmisti sitä vuorisuolasta ja rikkihaposta. Vapaan suolahapon kuvaili ensimmäisenä muodollisesti 1500-luvulla Andreas Libavius. Myöhemmin sitä käyttivät tieteellisissä tutkimuksissaan muun muassa kemistit Glauber, Priestley ja Davy.
Vapaan suolahapon kuvasi muodollisesti ensimmäisenä 1500-luvulla Andreas Linavius, joka valmisti sitä kuumentamalla suolaa saviupokkaissa. Toisten lähteiden mukaan puhtaan suolahapon keksi ensimmäisenä saksalainen benediktiinimunkki Basil Valentine 1400-luvulla, kuumentamalla ruokasuolaa ja vihreää vihtrilliä (rauta(II)sulfaattia), mutta toiset ovat myös väittäneet, että varmasti suolahapon valmistukseen viittaavat maininnat ovat vasta 1500-luvun lopulta.
1600-luvulla saksalainen Johann Rudolf Glauber käytti natriumkloridia ja rikkihappoa natriumsulfaatin valmistukseen Mannheimin prosessilla, jolloin samalla vapautuu kloorivetyä kaasuna. Englantilainen Joseph Priestley valmistu puhdasta vetykloridia vuonna 1772, ja vuoteen 1808 mennessä Humphry Davy oli todistanut, että kyseessä on vedyn ja kloorin yhdiste.
Teollisen vallankumouksen aikana Euroopassa emäksisten aineiden kysyntä kasvoi. Nicolas Leblancin kehittämä teollisuusprosessi teki mahdolliseksi tuottaa halvalla natriumkarbonaattia eli soodaa suuressa mittakaavassa. Tässä Leblancin prosessissa ruokasuolasta valmistetaan rikkihapon, kalkkikiven ja kivihiilen avulla soodaa, ja samalla sivutuotteena saadaan vetykloridia. Ennen kuin Britanniassa vuonna 1863 säädettiin erityinen laki (Alkali Akt) ja muissakin maissa samantapainen laki, prosessissa syntynyt vetykloridi usein päästettiin ilmaan. Varhaisena poikkeuksena oli Bonnington Chemical Work, joka jo vuonna 1830 ryhtyi ottamaan vetykloridin talteen, ja saatu suolahappo käytettiin salmiakin eli ammoniumkloridin valmistukseen. Kun laki tuli voimaan, soodan valmistajat velvoitettiin liuottamaan jätteenä syntynyt kaasu veteen, jolloin ne alkoivat samalla tuottaa suolahappoa teollisessa mittakaavassa.
1900-luvulla Leblancin prosessin syrjäytti suurelta osin Solvayn menetelmä, jossa ei synny sivutuotteena suolahappoa. Koska suolahapolla kuitenkin oli jo täysin vakiintunut asema tärkeänä kemikaalina monissa sovelluksissa, kaupalliset intressit johtivat muiden menetelmien käyttöön sen valmistamiseksi, ja osa niistä on edelleen käytössä. Vuoden 2000 jälkeen suolahappoa on valmistettu enimmäkseen keräämällä talteen eräiden orgaanisten yhdisteiden valmistuksessa sivutuotteena syntyvä vetykloridi.
Vuodesta 1988 lähtien suolahappo on sisältynyt Yhdistyneiden Kansakuntien huumausaineiden ja psykotrooppisten aineiden laittoman kaupan vastustamiseksi tehdyn yleissopimuksen liitteen II luetteloon,, koska sitä on käytetty heroiinin, kokaiinin ja metamfetamiinin valmistukseen.
Rakenne ja reaktiot Suolahappo on liuos, joka koostuu hydroniumioneista (H3O+) ja kloridi-ioneista. Suolahappo on vahva happo, sillä vedessä se dissosioituu käytännössä kokonaan. Suolahappoa valmistetaan tavallisimmin liuottamalla vetykloridia (HCl) veteen. Liuos johtaa sähköä.
HCl + H2O -> H3O^+ + Cl^-
Suolahapon koostumus on kuitenkin monimutkaisempi kuin mitä yllä oleva yksinkertainen reaktioyhtälö ilmaisee. Jo puhtaan veden rakenne on sangen monimutkainen, ja niinpä myös H3O+ on karkea yksinkertaistus suolahapossa esiintyvän liuenneen protonin H+ (aq) luonteesta. Tutkimalla väkeviä suolahappoliuoksia infrapuna- ja röntgensäteiden sekä neutronidiffraktion avulla on todettu, että suolahapon protonit esiintyvät liuoksessa pääasiassa H5O2+-ioneina, joka, kuten kloridianionikin, sitoutuu viereisiin vesimolekyyleihin vetysidosten avulla useilla eri tavoilla. Ionissa H5O2+ protoni on kahden sen vastakkaisilla puolilla olevan vesimolekyylin puolivälissä. On kuitenkin oletettu, että laimeissa suolahappoliuoksissa H3O+-ionien osuus todella on merkittävämpi.
OH^- + HCl -> H2O + Cl^-
Vahvana happona vetykloridilla on suuri Ka-arvo. Sen pKa-arvoa on yritetty päätellä teoreettisesti, ja tuorein arvio on −5,9. On kuitenkin tehtävä selvä ero kaasumaisen vetykloridin ja vetykloridihapon välillä. Lukuun ottamatta hyvin väkeviä liuoksia, joiden käyttäytyminen poikkeaa ideaalisesti, vetykloridihappo (HCl-liuos) on enintään niin hapan kuin vahvin vedessä esiintyvä protonien luovuttaja, solvatoitunut protoni eli hydroniumioni. Kun HCl-liuokseen lisätään kloridisuoloja, kuten natriumkloridia (NaCl), niillä on vain vähäinen vaikutus liuoksen pH-arvoon, mikä osoittaa, että suolahapon konjugaattiemäs Cl- on hyvin heikko ja HCl on vesiliuoksessa kokonaan dissosioitunut. Laimeiden HCl-liuosten pH on hyvin lähellä sitä arvoa, joka voidaan laskea olettamalla, että vetykloridi on kokonaan dissosioitunut hydratoituneiksi H+-ioneiksi ja Cl−-ioneiksi.
Kemiassa yleisimmin käytetyistä vahvoista monoproottisista hapoista suolahapolla on vähiten taipumusta osallistua hapettumis-pelkistymisreaktioihin. Se on myös vahvoista hapoista turvallisimpia käsitellä, sillä vaikka se on hyvin hapanta, siinä oleva kloridi-ioni ei ole kovinkaan reaktiivinen, eikä myöskään myrkyllinen. Keskivahvat suolahappoliuokset säilyvät varastoituina hyvin ja niiden konsentraatio pysyy pitkään muuttumattomana. Nämä ominaisuudet yhdessä sen kanssa, että sitä on saatavissa puhtaana reagenssina, tekevät suolahaposta erinomaisen happamaksi tekevän reagenssin.
Suolahappo on myös yleisimmin käytetty happo titrauksessa, jolla selvitetään, minkä verran jokin näyte sisältää emäksisiä aineita. Atseotrooppista eli kiinteässä lämpötilassa kiehuvaa noin 20,2-prosenttista suolahappoa käytetään primaaristandardina kvantitatiivisessa analyysissä, vaikka sen tarkka konsentraatio riippuu sitä valmistettaessa vallitsevasta ilmanpaineesta. Suolahappoa käytetään usein myös kemiallisessa analyysissa valmistettaessa näytteitä analyysia varten.
Väkevä suolahappo liuottaa useimpia epäjaloja metalleja, jolloin syntyy metallin kloridia ja vetykaasua. Esimerkiksi kuparin kanssa se ei kuitenkaan reagoi. Sen sijaan se reagoi herkästi emäksisten yhdisteiden, kuten kalsiumkarbonaatin ja kupari(II)oksidin kanssa muodostaen klorideja.
Fysikaaliset ominaisuudet Konsentraatio Tiheys Molaarisuus pH Viskositeetti Ominais-lämpö Höyryn-paine Kiehumis-piste Sulamis-piste kg HCl/kg kg HCl/m3 Baumé kg/l mol/l mPa·s kJ/(kg·K) kPa °C °C 10 % 104,80 6,6 1,048 2,87 −0,5 1,16 3,47 1,95 103 −18 20 % 219,60 13 1,098 6,02 −0,8 1,37 2,99 1,40 108 −59 30 % 344,70 19 1,149 9,45 −1,0 1,70 2,60 2,13 90 −52 32 % 370,88 20 1,159 10,17 −1,0 1,80 2,55 3,73 84 −43 34 % 397,46 21 1,169 10,90 −1,0 1,90 2,50 7,24 71 −36 36 % 424,44 22 1,179 11,64 −1,1 1,99 2,46 14,5 61 −30 38 % 451,82 23 1,189 12,39 −1,1 2,10 2,43 28,3 48 −26Taulukon luvut tarkoittavat suureiden arvoja 20 °C:n lämpötilassa ja 1 ilmakehän (101,325 kPa) paineessa.Höyrynpainearvot on saatu julkaisusta International Critical Tables ja tarkoittavat liuoksen kokonaishöyrynpainetta.
thumb|Suolahappoliuoksen sulamispiste HCl-pitoisuuden funktiona Suolahapon fysikaaliset ominaisuudet kuten sulamis- ja kiehumispiste, tiheys ja pH, riippuvat HCl:n konsentraatiosta tai molaarisuudesta vesiliuoksessa. Ne vaihtelevat veden vastaavista arvoista HCl-pitoisuuden ollessa lähellä nollaa aina savuavan suolahapon arvoihin saakka, joka sisältää yli 40 % HCl.
Kun liuos sisältää 20,2 % vetykloridia ja loput vettä, se on atseotrooppinen eli sen kiehuessa syntyvän höyryn koostumus on sama kuin liuoksen itsensä. Tämän atseotrooppisen liuoksen kiehumispiste on 110 °C. Vesi ja vetykloridi muodostavat myös neljä eutektista seosta, joilla on huomattavan alhainen sulamispiste, ja ne vastaavat kiteiden koostumuksia HCl · H2O (68 % HCl), HCl · 2H2O (51 % HCl), HCl · 3H2O (41 % HCl) ja HCl · 6H2O (25 % HCl). Lisäksi on metastabiili eutektinen seos, joka vastaa koostumusta HCl · 6H2O (24,8 % HCl).
Valmistus Elimistössä Ihmisen ja monien muiden eläinten maharauhaset valmistavat suolahappoa, jota se käyttää mahahapon pääainesosaksi. Vesi ja hiilidioksidi yhtyvät aluksi tuottaen hiilihappoa (H2CO3), joka hajoaa vetyioneiksi (H+) ja bikarbonaatiksi (HCO3–). Bikarbonaatti-ioni kulkeutuu solusta verenkiertoon, missä yhteydessä verenkierrosta saapuu soluun kloridi-ioni (Cl–).
Kloridi- ja vetyionit muodostuvat mahalaukun limakalvon soluissa toisistaan erillään, ennen kuin päätyvät eri tiehyitä myöten mahalaukkuun.
Teollisuudessa Suolahappoa valmistetaan liuottamalla vetykloridia veteen. Vetykloridia voidaan valmistaa monilla tavoilla eri raaka-aineista.
Vetykloridia voidaan valmistaa esimerkiksi suoraan alkuaineistaan: vedystä ja kloorista. Suurin osa tuotetusta suolahaposta saadaan kuitenkin kemianteollisuuden prosesseista, joissa valmistetaan samalla muitakin tuotteita. Vanhastaan vetykloridia on saatu kuumentamalla liuosta, joka sisältää rikkihappoa ja ruokasuolaa eli natriumkloridia:
2 NaCl + H2SO4 -> Na2SO4 + 2 HCl.
Samalla saadaan natriumsulfaattia eli glaubersuolaa. Vetykloridia voidaan valmistaa myös esimerkiksi antamalla bentseenin reagoida kloorin kanssa, jolloin syntyy fenyylikloridia ja vetykloridia: C6H6 + Cl2 -> C6H6Cl + HCl.