水的硬度主要是由钙、镁离子造成的，钙、镁离子越多，水质越硬。为了反映水中钙、镁离子含量的多少，人们引出了“硬度”这个概念，并且把天然水分成硬水和软水。硬度有许多种表示方法，在饮用水卫生标准中，水的总硬度是以碳酸钙计，限值为小于或等于450mg/L。工业上，通常采用的硬度单位是“德国度”。它规定的1德国度，相当于1L水中含有氧化钙10mg。据此，人们把硬度大于8°的水叫作“硬水”，小于8°的叫作“软水”。
硬水是人们生活中的一个“讨厌鬼”。用硬水烧开水，时间久了水壶和热水瓶里就积有一层黄白色的水垢——主要是石灰质形成的沉淀。这层水垢很硬，只能用刀具一块块抠掉它，或用热醋去溶解它。用硬水洗衣服，水中的钙、镁离子很容易使可溶性肥皂，变成不溶性的硬脂酸钙沉淀，从而使肥皂丧失了去污能力。工业上，硬水也不受欢迎。锅炉里如果凝结了水垢，其导热系数下降，无形之中便增加了许多热能损耗。更严重的是，结垢还会酿成爆炸事故。所以人们用锅炉供水时，总要设法预先除去硬水中的金属离子，促使硬水软化。
当然，硬水软化，并不等于越软越好。因为水中含有的钙、镁，还有铁、钾、锰、铜、钡、碘、氯等元素，都是人体不可缺少的营养物质，多了虽然有害，少了却也不行。就说钙吧，人体中如果缺少了它，人就要患软骨病。人的血液凝固、肌肉收缩和神经传导，也都需要钙发挥作用。虽说钙可通过各种食物进入人体，但远不及从水中直接摄取效果好。在100L硬度为20德国度的硬水中，所含钙量与6000g猪肉，或2000g鲤鱼，或l000g鸡蛋所含钙量相同。据《外国医学》杂志报道，美国有座矿山，职工和家属心脏病发病率较高，采用药物治疗，也不见好转。医生们经调查发现，这个矿区饮用水的硬度过低，水中严重缺镁。于是“对症下药”，让病人改饮含有镁离子的硬水。数月后，患者心脏的泵血功能得以增强，恢复了健康。