Τα ιόντα που προκαλούν την σκληρότητα του νερού είναι ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου που είναι άφθονα στο νερό. Στα φυσικά νερά, τα ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου είναι πολύ περισσότερα από όλα τα άλλα μεταλλικά ιόντα. Για το λόγο αυτό, η σκληρότητα του νερού ορίζεται επίσης ως συγκέντρωση ανθρακικού ασβεστίου ισοδύναμη με τη συνολική συγκέντρωση όλων των κατιόντων που υπάρχουν στο νερό.

Η σκληρότητα του νερού είναι δύο τύπων: προσωρινή και μόνιμη. Η σκληρότητα που προκαλείται από δισανθρακικά ιόντα μετάλλων που καταρρέει όταν θερμαίνεται ονομάζεται προσωρινή σκληρότητα ή σκληρότητα δισανθρακικών. Η σκληρότητα που προκαλείται από θειικά, νιτρικά και χλωρίδια ιόντων μετάλλων και η οποία δεν καταρρέει όταν θερμαίνεται αλλά μπορεί να αφαιρεθεί με χημικές διεργασίες, ονομάζεται μόνιμη σκληρότητα. Το σύνολο της προσωρινής και μόνιμης σκληρότητας ορίζεται ως ολική σκληρότητα ή γενική σκληρότητα.

Η σκληρότητα του νερού ποικίλλει από περιοχή σε περιοχή. Η κατάσταση αυτή σχετίζεται με τη γεωλογική δομή της περιοχής. Γενικά, τα υπόγεια ύδατα είναι πιο σκληρά από τα επιφανειακά ύδατα. Το σκληρό νερό βρίσκεται σε περιοχές με ασβεστόλιθο και ανώτερο έδαφος παχύ. Ωστόσο, στις μαλακές και χαλαρές εδαφικές περιοχές χωρίς ασβεστόλιθο, υπάρχουν μαλακότερα νερά. Το σκληρό νερό δεν είναι επικίνδυνο για την ανθρώπινη υγεία. Ωστόσο, το σκληρό νερό απαιτεί γενικά περισσότερη κατανάλωση σαπουνιού και απορρυπαντικού κατά τον καθαρισμό.

Οι τιμές σκληρότητας νερού κυμαίνονται από 10 ppm ανθρακικό ασβέστιο σε 1800 ppm ανθρακικό ασβέστιο. Γενικά, η σκληρότητα του νερού έχει ως εξής:

• 0 = 75 ppm μαλακό ιξώδες ανθρακικού ασβεστίου
• 76 = 150 ppm μέση σκληρότητα ανθρακικού ασβεστίου
• 151 = 300 ppm σκληρό ιξώδες ανθρακικού ασβεστίου
• 300 και πάνω από ppm ανθρακικό ασβέστιο είναι πολύ σκληρά

Στο πλαίσιο των χημικών αναλύσεων, οι συνολικές μελέτες προσδιορισμού της σκληρότητας διεξάγονται με φασματοφωτομετρική μέθοδο σε εξουσιοδοτημένα εργαστήρια. Η φασματοφωτομετρική μέθοδος βασίζεται στη μέτρηση των απορροφούμενων ή εκπεμπόμενων κυμάτων ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας ατόμων, μορίων ή ιόντων καθώς περνούν από το ένα επίπεδο της ενέργειας στο άλλο.