Trdota vode je v bistvu merilo koncentracije dvovalentnih kationov (predvsem Ca²⁺ in Mg²⁺, vključno z majhnimi količinami Sr²⁺, Ba²⁺ in Fe²⁺).
V kemiji in inženirski obdelavi vode trdoto delimo na začasno in trajno trdoto. Začasna trdota je koncentracija kalcijevih in magnezijevih ionov, vezanih na bikarbonate (HCO₃⁻) in karbonate (CO₃²⁻) v vodi. Ker je pH naravne vode običajno pod 8,3, obstaja predvsem v obliki bikarbonatov (Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO3)₂).
Ko se voda segreje nad 60-70 stopinj, pride do reakcije toplotnega razpada, pri čemer se oborijo karbonati:
Ca(HCO₃)₂ → Δ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O
Mg(HCO₃)₂ → Δ → MgCO3 + CO₂↑ + H₂O (vmesni produkt, nadalje hidroliziran v Mg(OH)₂)
Njegova teoretična najvišja vrednost je omejena s skupno alkalnostjo vode (predvsem HCO₃⁻). Ko je skupna trdota > skupna alkalnost, karbonatna trdota=skupna alkalnost. To je jedro izračunov vodne bilance.
Trajna trdota je sol, ki nastane s kombinacijo kalcija, magnezija in močnih kislinskih anionov, kot so sulfat (SO₄²⁻), klorid (Cl⁻) in nitrat (NO₃⁻) (npr. CaSO₄, MgCl₂).
Te soli imajo visoko topnost (npr. topnost CaSO₄ je približno 2,1 g/L pri 25 stopinjah) in po vrenju ne proizvajajo karbonatnih oborin, od tod tudi izraz "trajne". Vendar pa se pod visoko temperaturo in pritiskom (na primer v kotlih) njihova topnost obrne (z naraščanjem temperature se zmanjša), pri čemer nastane trda, gosta obloga kalcijevega sulfata, ki je bolj škodljiva.
Na mednarodni ravni se kot standardizirana enota za lažji izračun in primerjavo uporablja mg/L CaCO₃ (izračunano kot kalcijev karbonat).
*Smernice Svetovne zdravstvene organizacije za kakovost pitne-vode* ne določajo obvezne meje trdote, vendar navajajo, da je idealno območje lahko 60–120 mg/L, in poudarja tveganje korozije zaradi prenizke trdote (<30 mg/L).
Kitajski *Standardi za kakovost pitne vode* določajo mejo trdote 450 mg/L (na podlagi senzoričnih premislekov in opreme-za uporabo vode).
Večina vodnih podjetij v Združenih državah priporoča trdoto pod 150-200 mg/L.
Trdota kalcija proti trdoti magnezija
1 mmol/L Ca²⁺ prispeva 100 mg/L kot CaCO3, medtem ko 1 mmol/L Mg²⁺ prispeva 122 mg/L kot CaCO3. To pomeni, da pri enaki masni koncentraciji magnezijevi ioni prispevajo večjo molsko trdoto.
Vodni kamen kalcijevega karbonata (CaCO₃) je gost in trd, običajno ga najdemo v ceveh za toplo vodo. Magnezijev hidroksid (Mg(OH)₂) ali magnezijev silikatni kamen je bolj ohlapen in spolzek, vendar bolj stabilen pri visokih temperaturah.
Magnesium is an essential element for the human body. Studies have shown a negative correlation between magnesium content in drinking water and cardiovascular disease mortality. The World Health Organization recommends that the magnesium content in drinking water should be >10 mg/L (približno 41,5 mg/L kot CaCO₃ magnezijeva trdota).
Raziskave kažejo, da je lahko voda z masnim razmerjem blizu 2:1 (Ca:Mg) bolj koristna za človeški metabolizem mineralov in je bližje razmerju naravne visoko-kakovostne mineralne vode.