Природная вода, проходя через известковые горные породы и почвы, обогащается солями кальция и магния и становится жёсткой. В жёсткой воде при стирке белья увеличивается расход мыла, а ткань, впитывая соли, становится жёлтой и быстро ветшает. Нерастворимые соли кальция и магния осаждаются на внутренних стенках паровых котлов и трубопроводов. В жёсткой воде хуже и дольше варятся овощи.

Различают временную и постоянную жёсткость воды. При наличии временной жёсткости воды нагрев её приводит к выпадению осадков карбонатов CaCO3 и MgCO3. Временная жёсткость вызвана присутствием в воде гидрокарбонатов Mg(HCO3)2. Такая жёсткость устраняется кипячением воды :

Mg(HCO3)2 = MgCO3 + H2O + CO2

Постоянная жёсткость обусловлена другими солями кальция и магния, она не устраняется кипячением воды. Осадки малорастворимых и практически нерастворимых солей (CaSo4, CaSiO3, MgSiO3)могут выпадать вследствие следующих причин:

1. Повышение концентрации солей при выпаривании воды;

2. Понижение растворимости солей при нагревании (если соль обладает отрицательным температурным коэффициентом).

Для умягчения воды из неё необходимо удалить все соли кальция и магния, как Mg(HCO3)2, так и MgSO4, MgCl2 и др. Это достигается обработкой природной воды различными осадителями:

1. Действие известковой воды

Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 CaMg(CO3)2 + 2H2O,

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 2CaCO3 + 2H2O ;

2. Действие соды

MgSO4 + Na2CO3 MgCO3 + Na2SO4 ,

3CaCl2 + 2Na3PO4 Ca3(PO4)2 + 6NaCl.

Отметим, что один из указанных выше осадков, а именно карбонат магния – кальция CaMg(CO3)2, отвечает по составу природному веществу – минералу доломиту, также широко распространённому, как и кальцит. Он является важнейшим природным источником магния наравне с карналлитом KMgCl3*6H2O.

В химической лаборатории и в промышленности используется полностью обессоленная вода (для питья непригодна). Для этого природную воду подвергают перегонке (дистилляции). Такая дистиллированная вода является мягкой, подобно дождевой воде.

С практической точки зрения (например при эксплуатации паросиловых установок) существенна именно форма образующихся осадков. Накипи отлагаются на поверхностях нагрева, снижая экономичность установки и могут привести к перегреву стенки (поверхности нагрева). Шламы – рыхлые осадки – выпадают в объёме воды и не опасны, поскольку могут быть удалены. Поэтому все методы борьбы с жёсткостью воды направлены либо на очистку воды от ионов солей жёсткости, либо на искусственное осаждение солей жёсткости в форме шламов.