水中有些金屬陽離子，同一些陰離子結合在一起，在水被加熱的過程中，由于蒸發(fā)濃縮，容易形成水垢，附著在受熱面上而影響熱傳導，我們把水中這些金屬離子的總濃度稱為水的硬度。如在天然水中最常見的金屬離子是鈣離子(Ca2+)和鎂離子(Mg2+)，它與水中的陰離子如碳酸根離子(CO32-)、碳酸氫根離子(HCO3-)、硫酸根離子(SO42-)、氯離子(CI-)、以及硝酸根離子(NO3-)等結合在一起，形成鈣鎂的碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物、以及硝酸鹽等硬度。水中的鐵、錳、鋅等金屬離子也會形成硬度，但由于它們在天然水中的含量很少，可以略去不計。因此，通常就把Ca2+、Mg2+、的總濃度看作水的硬度。
水的硬度對鍋爐用水的影響很大，因此，應根據(jù)各種不同參數(shù)的鍋爐對水質的要求對水進行軟化或除鹽處理。

水的硬度分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩種。
主要是由鈣、鎂的碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩種。
（1） 碳酸鹽硬度
主要是由鈣、鎂的碳酸氫鹽[Ca(HCO3)2、Mg(HCO3)2]所形成的硬度，還有少量的碳酸鹽硬度。碳酸氫鹽硬度經加恐之后分解成沉淀物從水中除去，故亦稱為暫時硬度，其反應式如下：
Ca(HCO3)2 CaCO3↓+ CO2↑+ H2O
Mg(HCO3)2 Mg(OH)2↓+2CO2↑
（2） 非碳酸鹽硬度
主要是由鈣鎂的硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽等鹽類所形成的硬度。這類硬度不能用加熱分解的方法除去，故也稱為永久硬度，如CaSO4、MgSO4、CaCI2、MgCI2、Ca(NO3)2 、Mg(NO3)2、等。
碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度之和稱為總硬度。
水中Ca2+的含量稱為鈣硬度。
水中Mg2+的含量稱為鎂硬度。
當水中的總硬度小于總堿度時，它們之差，稱為負硬度。
硬度的單位是如何表示的？
硬度的常用單位是mmol/L或mg/L。過去常用的mg•N/L現(xiàn)用[H+]mmol/L代替，即1mg•N/L＝1[H+]mmol/L＝0.5 mmol/L。
由于硬度并非是由單一的金屬離子或鹽類形成的，因此，為了有一個統(tǒng)一的比較標準，有必要換算為另一種鹽類。通常用CaO或者是CaCO3的質量濃度來表示。當硬度為0.5 mmol/L時，等于28mg/L的CaO，或等于50mg/L的CaCO3。此外，各國也有的用德國度、法國度來表示硬度。1德國度等于10mg/L 的CaO，1法國度等于10mg/L的CaCO3，1德國度等于1.79法國度。0.5 mmol/L相當于2.8德國度、5.0法國度。常用硬度單位之間關系如下表所示：

硬度單位

Mg/L CaO
Mg/L CaCO3
德國度
法國度
1[H+]mmo總硬度l/L

(0.5 mmol/L)
28
50
2.8
5.0

鎂的檢測可以用EDTA滴定法分析。由于鎂比鋁輕，因此可以作為合金在航空、航天上使用。另外利用鎂易于氧化的性質，可用于制造許多純金屬的還原劑。也可用于閃光燈、吸氣器等。
測定水的總硬度就是測定水中鈣、鎂離子的總含量，可用EDTA配位滴定法測定：

滴定前： M + EBT M-EBT

(紅色)

主反應： M + Y MY

終點時： M-EBT + Y MY + EBT

(紅色) （藍色）

滴定至溶液由紅色變?yōu)樗{色時，即為終點。

滴定時，F(xiàn)e3+、Al3+等干擾離子可用三乙醇胺予以掩蔽；Cu2+、Pb2+、Zn2+等重屬離子，可用KCN、Na2S或巰基乙酸予以掩蔽。

水的硬度有多種表示方法，本實驗要求以每升水中所含Ca2+、Mg2+總量（折算成CaO的質量）表示，單位mg&midDOt;L-1。

器材和藥品

1.器材 天平（0.1g、0.1mg），容量瓶（100mL），移液管（20mL），酸式滴定管（50mL），錐形瓶（250mL）等。

2.藥品 HC1（1∶1），乙二胺四乙酸二鈉（Na2H2Y·2H2O，A.R.），堿式碳酸鎂[Mg（OH）2·4MgCO3·6H2O，基準試劑]，NH3-NH4Cl緩沖溶液（pH=10.0），三乙醇胺（1∶1），鉻黑T指示劑（0.2%氨性乙醇溶液）等。

實驗方法

一、Mg2+標準溶液的配制（約0.02mol·L-1）

準確稱取堿式碳酸鎂基準試劑0.2~0.25g，置于100mL燒杯中，用少量水潤濕，蓋上表面皿，慢慢滴加1∶1 HC1使其溶解（約需3~4mL）。加少量水將它稀釋，定量地轉移至100mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

其濃度計算： <鎂硬度br />二、EDTA標準溶液的配制與標定

1.EDTA標準溶液的配制（約0.02mol·L-1）

稱取2.0g乙二胺四乙酸二鈉（Na2H2Y·2H2O）溶于250mL蒸餾水中，轉入聚乙烯塑料瓶中保存。

2.EDTA標準溶液濃度的標定

用20mL移液管移取Mg2+標準溶液于250mL錐形瓶中，加入10mL氨性緩沖溶液和3~4滴EBT指示劑，用0.02mol·L-1EDTA標準溶液滴定，至溶液由紫紅色變?yōu)樗{色即為終點。平行標定3次。

EDTA濃度計算： ，取三次測定的平均值。

三、水的總硬度測定

用20mL移液管移取水樣于250mL錐形瓶中，加氨性緩沖溶液6mL，1∶1三乙醇胺溶液3mL，EBT指示劑3~4滴，用EDTA標準溶液滴定，至溶液由紫紅色變?yōu)樗{色即為終點。平行測定3次。

水的總硬度計算： ，取三次測定的平均值。水中硬度的檢測：取水樣50ml加2ml氯化銨緩沖溶液（pH=10）然后加幾滴鉻黑T試劑（這時一般為酒紅色），顏色不宜太深，一般兩滴足夠，顏色太深終點不好判斷。用0.01mol/L EDTA-2Na溶液滴定至天藍色，30s內不回頭即為終點，一般硬度大的原水最好緩慢滴定，以防30s內回頭。結果是CaCO3計的，用消耗的EDTA-2Na的體積乘以50.04，結果單位為mg/L水中硬度的檢測：取水樣50ml加2ml氯化銨緩沖溶液（pH=10）然后加幾滴鉻黑T試劑（這時一般為酒紅色），顏色不宜太深，一般兩滴足夠，顏色太深終點不好判斷。用0.01mol/L EDTA-2Na溶液滴定至天藍色，30s內不回頭即為終點，一般硬度大的原水最好緩慢滴定，以防30s內回頭。結果是CaCO3計的，用消耗的EDTA-2Na的體積乘以50.04，結果單位為mg/L