水的硬度與軟化
水的硬度 水中溶有可溶性鈣、鎂、鐵(II)等金屬氯化物、硫酸鹽或酸式碳酸鹽的水，稱為硬水。一般硬水可分為兩類：(1)暫時硬水:水中主要含有金屬(II)之酸式碳酸鹽(
HCO3- )，其金屬(II)離子可由煮沸而除去。(2)永久硬水:水中主要含金屬(II)之硫酸鹽(
SO42-
)或氯化物，不會因煮沸而除去金屬(II)離子。 肥皂為一種有機鈉鹽(RCOONa)，包括親油性基及親水性基兩部分，肥皂清洗功效，為親油性基與油污相結合，而親水性基與水分子相結合，使油污懸浮水中，以除去油污，當肥皂溶在硬水時會生成不溶性，灰白色之渣，使肥皂不起泡沫，降低肥皂洗滌效果。
Ca2+(aq)+2C17H35COO-(aq)
→
Ca(C17H35COO)2(s) <鈣肥皂>
Mg2+(aq)+2C17H35COO-(aq)
→
Mg(C17H35COO)2(s) <鎂肥皂>
硬水在鍋爐加熱時，會產生鈣鹽和鎂鹽的沉澱，形成鍋垢，減低熱的傳導性，影響鍋爐效率，妨礙水在管中流動，甚至造成爆炸。
(1)暫時硬水受熱時:當鈣離子和酸式碳酸根離子加熱時，會產生碳酸鈣的沉澱。
Ca2+(aq)+2HCO3-(aq)
→
CaCO3(s)+CO2(g)+H2O(l)
Mg2+(aq)+2HCO3-(aq)
→
MgCO3(s)+CO2(g)+H2O(l)
(2)永久硬水受熱時:當硬水中含有硫酸根離子(SO42-)和鈣離子(Ca2﹢)時，加熱會產生硫酸鈣的沉澱。 (*下列圖中，可在圖形上按住滑鼠左鍵並移動滑鼠，以旋轉分子，可各種角度觀看分子。或點按滑鼠右鍵，開啟功能表，選取各項功能。) 硫酸根離子的圖形
Ca2﹢(aq)
+ SO42-(aq)
→
CaSO4(s)
但因CaSO4微溶於水，故加熱並無法將Ca2﹢完全沉澱，因此加熱、煮沸並不能完全軟化永久硬水。
硬度表示在溶液中含有鈣、鎂及鐵(II)之離子之總濃度，為了計算方便，將溶液中鈣、鎂及鐵(II)之離子之濃度皆當作CaCO3之濃度，若溶液中[Ca2﹢]+[Mg2﹢]+[Fe2﹢]為0.1M，如以硬度表示即含[CaCO3]=
0.1M。
硬度通常採用ppm(百萬分數)單位，即每百萬克溶液中含有CaCO3之克數，亦可為每升溶液所含CaCO3之毫克數。若溶液硬度為a
ppm表示每升溶液含a
mg之CaCO3。
硬水的軟化
硬水軟化法是將硬水中除去鈣，鎂與鐵(II)離子的方法，通常包括下面幾種方法：
(一)煮沸法：
暫時破水可藉煮沸法除去水中之M"離子，當加熱暫時硬水，則可溶性碳酸氫鹽生成碳酸鹽沈澱。
Ca2﹢(aq)+2HCO3-(aq)→CaCO3(s)+CO2+H2O
(二)藥品處理法：
(1)加入消石灰Ca(OH)2
Ca(HCO3)2+Ca(OH)2→2CaCO3(s)+2H2O
Mg(HCO3)2+Ca(OH)2→MgCO3(s)+CaCO3(s)+2H2O
(2)磷酸鹽法:
3CaSO4+2Na3PO4→Ca(PO4)2(s)+3Na2SO4
(3)錯離子劑法:
常用的試劑如EDTA(ethylenediamine
tetraacetic acid 乙二胺四醋酸)，與鈣、鎂等形成穩定錯化合物而減低硬度。
(-OOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COO-)2
+
Ca2﹢→[Ca(OOCCH2)2NCH2CH2N(CH2COO)2]2-
|
EDTA離子的圖形 |
鈣的EDTA錯化合物的圖形 |
(三)離子交換法：
(1)天然沸石交換法：將硬水通過泡沸石(NaAlSiO4)或陽離子交換樹脂
Ca2+(aq)+2NaZ(s)→CaZ2(s)+2Na+(aq)
註:NaZ表天然泡沸石，實驗式為NaAlSiO4
。
(2)陽離子交換樹脂：
磺酸化聚苯乙烯的鈉鹽：R-SO3Na，其中R-SO3-代表磺酸化聚苯乙烯的陰離子
Ca2+(aq)+2R-SO3Na(s)→CaCO3(s) + (
R-SO3)2(s)+2Na+(aq)
註:R-SO3Na代表磺酸化聚苯乙烯的人工合成樹脂。
檢驗水的硬度時，乃是利用EDTA與水樣品中的鈣、鎂離子作用，生成可溶性的錯離子化合物。滴定時先在水樣品中加入微量的EBT(Eriochrome
Black T)指示劑，當滴入足量的EDTA溶液時，則水中所有的鈣、鎂都成為錯離子化合物，溶液由粉紅色變為藍色，此時即為滴定終點。代入下式計算硬水的總硬度:
總硬度(ppm
CaCO3)=(A-C) ×B
÷mL水樣
×1000
式中:A=EDTA標準溶液滴入的mL數
B=EDTA標準溶液1mL相當CaCO3
mg數
C=空白試驗所用EDTA標準溶液的mL數