Vodu, ktorá obsahuje väčšie množstvo rozpustených solí vápnika a horčíka, nazývame tvrdá voda. Podľa obsahu aniónov kyselín rozlišujeme prechodnú (uhličitanovú) a trvalú tvrdosť vody, ktorú spôsobujú najmä sírany. Prechodnú tvrdosť vody zapríčiňuje rozpustený hydrogénuhličitan vápenatý a horečnatý. Počas zohrievania vody sa hydrogénuhličitan vápenatý rozkladá na oxid uhličitý a málo rozpustný uhličitan vápenatý:
Ca(HCO3) ---------> CaCO3 + H2O + CO2
Rozpustnosť oxidu uhličitého vo vode sa s teplotou znižuje a uhličitan vápenatý sa usadzuje ako tzv. vodný kameň, napr. na ohrievacích špirálach, vykurovacom potrubí alebo v hrncoch. Povarením teda možno prechodnú tvrdosť vody odstrániť. Usadenina uhličitanu vápenarého. Vľavo: vo vodovodnom potrubí. Vpravo: na špirále a stenách čajníka
Prechodná a trvalá tvrdosť vody tvoria spolu celkovú tvrdosť vody. Tvrdosť vody sa v praxi hodnotí stupnicami tvrdosti vody - mäkká, stredne tvrdá (optimálna), tvrdá, príp. veľmi tvrdá - v ktorých je zahrnutá celková tvrdosť vody. Poznanie stupňa tvrdosti je pre nás dôležité, napr. pri dávkovaní pracích prostriedkov. Na obaloch pracích prostriedkov sa vyjadruje tvrdosť vody obsahom iónov v litri vody alebo slovne. Tvrdosť vody možno bežne znížiť pridaním napr. dekahydrátu uhličitanu sodného (sóda) alebo polyfosforečnanu sodného (napr. Calgon). Na území Slovenskej republiky je tvrdosť vody veľmi rozdielna a závisí od typu pôdy a od ročného obdobia. Voda z prameňov bohatých na zrážky, ktorá pochádza z málo rozpustných vrstiev hornín, je mäkká. Voda v oblastiach chudobných na zrážky je tvrdšia. V oblastiach bohatých na vápenec a sadrovec môže byť voda veľmi tvrdá.
Tabuľka ukazuje, čo sa stane, keď sa 10 ml každého roztoku v tabuľke zmieša s 1 ml mydlového roztoku:

Použitý roztok Prítomné ióny Reakcia s tvrdou vodou
chlorid sodný Na+, Cl- žiadna zrazenina, veľa mydlovej peny
chlorid vápenatý Ca2+, Cl- Veľa vločkovitej zrazeniny, málo mydlovej peny
dusičnan draselný K+, NO3- žiadna zrazenina, veľa mydlovej peny
dusičnan horečnatý Mg2+, NO3- Veľa vločkovitej zrazeniny, málo mydlovej peny
síran sodný Na+, SO42- žiadna zrazenina, veľa mydlovej peny
síran železnatý Fe2+, SO42- Veľa vločkovitej zrazeniny, málo mydlovej peny

Prečo sa tvorí "pena"?
Hlavnou príčinou tvrdosti vody sú Ca 2+ ióny. Mydlo obsahuje soli ako palmitan a stearan sodný.