大自然中的水或多或少都含有一种叫碳酸氢钙的化学物质。这种物质溶在水里，眼睛是看不见的。但当水被加热后，它就会分解出来，变成细小的碳酸钙沉淀物。用水壶烧开水时，这些沉淀物会贴在水壶的底部，久而久之就形成了水垢。
天然水中，除雨水不含有固体溶解物之外，海水、井水、泉水等，都含有矿物质，如碳酸氢钙、碳酸氢镁、硫酸钙、硫酸镁等，含有这类物质的水叫做硬水，不含这类物质的水叫做软水。家庭中烧开水的水壶用久了，在壶的内壁和底上会留下一层沉淀物，叫“水垢”。
水垢是由一些盐类组成的。我们用自来水等硬水烧开水时，溶解在水中的硫酸钙就沉淀出来；当水沸腾时，水里的碳酸氢钙和碳酸氢镁就相应地分解而生成极难溶解的碳酸钙和碳酸镁沉淀在壶的内壁和底上，结成水垢。开水壶生了水垢，就不容易传热了，烧水要浪费很多热力。在工厂里，如果锅炉生了水垢，问题就更大了，因为这些水垢传热不均匀，往往会引起猛烈的爆炸。
因此，人们就设法把硬水“软化”，变成不含钙镁盐类的软水。最普通的办法，就是把水煮一下，使碳酸氢钙和碳酸氢镁变成碳酸钙和碳酸镁而沉淀掉。在工厂里，往往在水里加适量的碳酸钠（苏打），也能除去这些杂质。因为碳酸钠能与硬水中的钙盐、镁盐作用，生成碳酸钙沉淀。也有 的工厂用硅铝酸钠作软化剂，这种软化剂经处理后，可以反复使用，成本低廉。近年来，人们采用新方法软化水，即把硬水通过离子交换树脂，除去其中的钙离子，就变成了软水。
硬水似乎很不受欢迎，其实硬水在酿酒工业上自有独到之处，因为硫酸钙、硫酸镁等都是酵母菌繁殖时的必要营养物质。更有趣的是，水中如果含有少量的硫酸镁，制出来的酒，颜色比较淡；含有硫酸镁多些，酒的颜色就深。所以工业上对水的需要和要求也各有不同。
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