水是一种很好的溶剂，能有效去除污物杂质。纯水--无色、无味、无臭，被称作是"通用溶剂"。当水和二氧化碳结合生成微量的碳酸时，水的溶解效果更好。当水流过土地和岩石时，它会溶解少量的矿物质成分，钙和镁就是其中最常见的两种成分，也就是它们使水质变硬。水中含钙、镁等矿物质成分越多，水的硬度越大。
所谓硬水，就是含有大量钙盐和镁盐离子的水。这种水在家庭使用时，不能使肥皂产生泡沫，还会在所洗涤的衣物上沉淀一层水垢；在烧开水时会在壶底和热水瓶底部渐渐地结上一层坚硬的白色水垢。如果这种硬水使用在锅炉或蒸汽机车上，会在锅炉底部和管道壁上形成一层硫酸钙或二氧化硅的“硬垢”，或一层碳酸钙的软垢，因而使管壁过热变形，导致锅炉和管道发生爆炸的危险。这是很令人讨厌和十分可怕的。
当然，水中的铁盐和锰盐离子也是使水变硬的原因之一。含有此离子的水会把肥皂沉淀出来的水垢在织物上产生锈斑，若再漂白却使污斑变得更糟。这种水用来泡茶时，茶水面上会显出一层“水皮”，且茶的清香味儿也不翼而飞。水中的镁的硬度会使水带有腐蚀性和明显的酸性，还会有一种会刺激眼睛的金属味。镁盐是一种轻泻剂。但是镁离子仅仅使人讨厌，而不会威胁人的健康。
尽管一定硬度的水，能降低金属的毒性及心血管病的发生率，但是，居民饮用的水还需进行软化处理，以免让硬水带来不良后果。长期食用硬水会造成肝胆或肾结石。
硬水变为软水，最简单的办法是把硬水煮沸。
煮沸暂时硬水时的反应：
Ca(HCO₃)₂=CaCO₃↓+H₂O+CO₂↑
Mg(HCO₃)₂?=MgCO₃↓?+H₂O+CO₂↑
由于CaCO₃不溶，MgCO₃微溶，所以MgCO₃在进一步加热的条件下还可以与水反应生成更难溶的氢氧化镁：
MgCO₃+H₂O=Mg(OH)₂↓+CO₂↑
由此可见水垢的主要成分为CaCO₃和Mg(OH)₂
GPG(grain per gallon)为水硬度单位, 1GPG表示1 加仑水中硬度离子( 钙镁离子) 含量为1 格令。PPM(Parts per million)，百万分之一，也作为硬度单位。1GPG?=17.1PPM。
按美国WQA（水质量协会）标准，水的硬度分为6级：
0~0.5GPG为软水
0.5~3.5GPG为微硬
3.5~7.0GPG为中硬
7~10.5GPG为硬水
10.5~14.0GPG为很硬
14.0GPG以上为极硬
专家建议：饮用硬度在0.5~3.5GPG的水，是最有利于人体健康的。
