Tvrdost vody je poměrně zastaralý, avšak z tradičních důvodů stále přetrvávající ukazatel vlastností vody. Jedná se o sumární ukazatel vyjadřující koncentraci některých kovů ve vodě - nejčastěji vápníku a hořčíku. Tvrdost vody vyjadřuje však obsah i dalších rozpuštěných iontů dvoumocných kovů ve vodě (např. sodíku, stroncia, baria, zinku a hliníku), které jsou však přítomné v zanedbatelných koncentracích oproti vápníku a hořčíku.

V souvislosti s tvrdostí se můžeme setkat s následujícími pojmy, které však nejsou dnes v oboru chemie považovány za správné. Podle vazby na příslušně anionty se rozlišuje:

  • tvrdost uhličitanová (přechodná), která je způsobena přítomností uhličitanů (hydrokarbonátů) – vápenatých a hořečnatých. Tuto tvrdost je možné různými metodami snadno upravit, mj. i varem;
  • tvrdost neuhličitanová (trvalá), která souvisí nejčastěji se sulfáty a chloridy vápníku a hořčíku;
  • tvrdost celková, tj. součet obou tvrdostí.

Celkovou tvrdost vody můžeme s určitou nepřesností považovat za určité vyjádření obsahu vápenatých a hořečnatých iontů ve vodě.

Clarkův roztok

Název "tvrdá voda" je znám již nejméně od počátku 18. století. Již tehdy bylo známo, že zelenina při vaření ve vodě s vysokým obsahem vápníku a hořčíku zůstává dlouho tvrdá. Odtud pravděpodobně vznikla představa o vodě tvrdé a vodě měkké.

V roce 1847 si dal chemik Clark patentovat metodu pro stanovení tvrdosti vody tzv. Clarkovým roztokem. Tvrdost vody byla od této doby definována jako schopnost vody spotřebovávat mýdlo (kyselina palmitová).

Jednotky tvrdosti

Tvrdost může být vyjádřena v mnoha různých jednotkách. K vyjádření obsahu vápenatých a hořečnatých iontů přítomných ve vodě se dříve používaly různé stupně. Nejčastěji stupně německé (°dH, °dh, °něm), francouzské (°F), anglické (°Clark) atd. V chemii vody je však nejpřijatelnější vyjádřit celkovou tvrdost vody jednotkou mmol/l.

Vybrané přepočty mezi jednotkami:

  • 1 mmol/l = 5,6 °dH = 2 mval/l = 7,02 °angl. = 10 °F = 100 °amer.
  • 1 °dH = 0,18 mmol/l
  • 1 mmol/l = 10 °F
  • 1 °F = 0,1 mmol/l
  • 1 °dH = 1,7 °F
  • 1 °F = 0,56 °dH

Tvrdá nebo měkká

Pro vyjádření, zda se jedná o měkkou či tvrdou vodu, se používá následující stupnice:

  • velmi měkkou (do 0,70 mmol/l),
  • měkkou (0,70 až 1,30 mmol/l),
  • středně tvrdou (1,30 až 2,10 mmol/l),
  • dosti tvrdou (2,10 až 3,20 mmol/l),
  • tvrdou (3,20 až 5,30 mmol/l),
  • velmi tvrdou (nad 5,30 mmol/l).

Tvrdost a pitná voda

Tvrdost vody nepředstavuje riziko pro spotřebitele z hlediska zdravotního, avšak po technické stránce většinou způsobuje problémy s nežádoucí inkrustací - především tam, kde dochází k ohřevu vody. Projevuje se srážením mycích i pracích prostředků (a jejich vyšší spotřebou), zvýšeným usazováním tzv. vodního kamene v rozvodech vody, při ohřevu, v myčkách, pračkách atd. Tvrdost může být z vody vyloučena v podobě sraženin (inkrustů) různého chemického složení: uhličitan vápenatý, hydroxid hořečnatý, síran vápenatý a oxid křemičitý.

Ze zdravotního hlediska je při použití vody pro pitné účely žádoucí určitý minimální obsah vápníku a hořčíku (tvořící tvrdost vody), neboť se jedná o takzvané biogenní prvky, potřebné pro lidský organismus. Vápník je prospěšný pro správný vývoj zubů a kostí, ale i pro svaly, nervy a správnou srdeční činnost. Při jeho nedostatku hrozí osteoporóza nebo například i vysoký krevní tlak. Nedostatek hořčíku v lidském organismu může přispět k mnoha zdravotním obtížím: vysoký krevní tlak, srdeční arytmie, infarkt nebo cukrovka. Z těchto důvodů se nedoporučuje pít demineralizovanou vodu - tedy zbavenou minerálů, vápníku a hořčíku. Vápník se také pozitivně podílí na chuti vody.

Vyhláška, kterou se stanoví hygienické požadavky na pitnou vodu, obsahuje doporučenou hodnotu koncentrace vápníku a hořčíku (Ca + Mg) v rozsahu 2-3,5 mmol/l, a to z hlediska zdravotního, nikoliv technického. Podle této vyhlášky by voda určená k pití obsahovat vápník v koncentraci nejméně 30 mg/l (lépe však 40-80 mg/l) a v případě hořčíku nejméně 10 mg/l (raději 20-30 mg/l).

Uvedené minimální hodnoty jsou ve vyhlášce uvedeny jako mezní hodnota, která je uplatňována pro vody, u kterých je při úpravě uměle snižován obsah vápníku nebo hořčíku. Pro všechny vody platí,  že  tam,  kde  je  to  možné,  by  se  mělo usilovat o dosažení doporučené hodnoty (koncentrace uvedené v závorkách).