Природная вода, содержащая ионы Ca2+, Mg2+, Sr2+ и Fe2+, называется жесткой, причем жесткость воды обуславливается главным образом ионами Ca2+ и Mg2+. Жесткая вода при кипячении образует накипь, в ней не развариваются пищевые продукты; моющие средства не дают пены. Карбонатная (временная) жесткость связана с присутствием в воде гидрокарбонатов кальция и магния, некарбонатная (постоянная) жесткость – хлоридов и сульфатов. Общая жесткость воды рассматривается как сумма карбонатной и некарбонатной. Удаление временной жесткости воды осуществляется путем осаждения из раствора ионов Ca2+ и Mg2+: 1) кипячением: Сa(HCO3)2 = CaCO3↓ + CO2 + H2O; Mg(HCO3)2 = MgCO3↓ + CO2 + H2O; при кипячении соли разрушаются с образованием труднорастворимых карбонатов и ионы Ca2+ и Mg2+ удаляются из раствора. 2) добавлением гидроксида кальция (известкового молока): Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3↓ + 2H2O; 3) добавлением соды: Ca(HCO3)2 + Na2CO3 = CaCO3↓+ 2NaHCO3. Удаление постоянной жесткости воды кипячением невозможно, поскольку хлориды и сульфаты магния и кальция не разрушаются, её можно удалить при добавлении соды или фосфата натрия: CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3↓ + Na2SO4; MgCl2 + Na2CO3 = MgCO3↓ + 2NaCl; 3CaSO4 + 2Na3PO4 = Ca3(PO4)2 + 3Na2SO4. Для удаления общей жесткости воды используют ионообменную смолу: 1) катионный обмен: 2RH + Ca2+ R2Ca + 2H+; 2) анионный обмен: 2ROH + SO42- R2SO4 + 2OH- (где R – сложный органический радикал).
