Veden kovuus on pohjimmiltaan kahdenarvoisten kationien (pääasiassa Ca²+ ja Mg2+, mutta myös pienet määrät Sr2+, Ba2+ ja Fe2+) pitoisuuden mitta.
Veden kemiassa ja teknisessä käsittelyssä kovuus luokitellaan väliaikaiseen kovuuteen ja pysyvään kovuuteen. Väliaikainen kovuus on kalsium- ja magnesiumionien pitoisuus, jotka ovat sitoutuneet bikarbonaatteihin (HCO₃⁻) ja karbonaatteihin (CO3²⁻) vedessä. Koska luonnonveden pH on yleensä alle 8,3, se esiintyy pääasiassa bikarbonaattien muodossa (Ca(HCO3)2, Mg(HCO₃)2).
Kun vesi kuumennetaan yli 60-70 asteeseen, tapahtuu lämpöhajoamisreaktio, joka saostaa karbonaatteja:
Ca(HC03)₂ → Δ → CaCO3↓ + CO₂↑ + H2O
Mg(HC03)₂ → Δ → MgCO3 + CO2↑ + H2O (välituote, edelleen hydrolysoitu Mg(OH)2:ksi)
Sen teoreettista maksimiarvoa rajoittaa veden kokonaisalkaliteetti (pääasiassa HCO₃⁻). Kun kokonaiskovuus > kokonaisalkalisuus, karbonaattikovuus=kokonaisalkalisuus. Tämä on vesitasapainolaskelmien ydin.
Pysyvä kovuus on suola, joka muodostuu kalsiumin, magnesiumin ja vahvojen happoanionien, kuten sulfaatin (SO42-), kloridin (Cl-) ja nitraatin (NO3-) (esim. CaS04, MgCl2) yhdistelmästä.
Näillä suoloilla on korkea liukoisuus (esim. CaS04-liukoisuus on noin 2,1 g/l 25 asteessa), eivätkä ne tuota karbonaattisaostumia keittämisen jälkeen, mistä johtuu termi "pysyvä". Kuitenkin korkeassa lämpötilassa ja paineessa (kuten kattiloissa) niiden liukoisuus kääntyy (pienenee lämpötilan noustessa), jolloin muodostuu kova, tiheä kalsiumsulfaattikalkki, joka on haitallisempaa.
Kansainvälisesti standardisoituna yksikkönä käytetään laskennan ja vertailun helpottamiseksi mg/l CaCO3:a (kalsiumkarbonaattina laskettuna).
WHO:n *Juomaveden-laadun ohjeet* eivät aseta pakollista kovuusrajaa, mutta osoittavat, että ihanteellinen alue voi olla 60–120 mg/L, ja korostaa liian alhaisen kovuuden aiheuttamaa korroosioriskiä (<30 mg/L).
Kiinan *juomaveden laatustandardit* määräävät kovuusrajan 450 mg/L (perustuu aistinvaraisiin näkökohtiin ja veden{1}}käyttölaitteisiin).
Useimmat yhdysvaltalaiset vesiyhtiöt suosittelevat kovuutta alle 150-200 mg/l.
Kalsiumin kovuus vs. magnesiumkovuus
1 mmol/l Ca2+:a on 100 mg/l CaCO3:na, kun taas 1 mmol/L Mg2+:a on 122 mg/l CaCO3:na. Tämä tarkoittaa, että samalla massapitoisuudella magnesiumionit lisäävät molaarista kovuutta.
Kalsiumkarbonaatti (CaCO₃) on tiheää ja kovaa, ja sitä esiintyy yleisesti kuumavesiputkissa. Magnesiumhydroksidi (Mg(OH)₂) tai magnesiumsilikaattihilse on löysempi ja liukkaampi, mutta vakaampi korkeissa lämpötiloissa.
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 (noin 41,5 mg/l CaCO3-magnesiumkovuutena).
Tutkimukset osoittavat, että vesi, jonka massasuhde on lähellä 2:1 (Ca:Mg), voi olla hyödyllisempää ihmisen kivennäisaineenvaihdunnalle ja on lähempänä luonnollisen korkealaatuisen kivennäisveden suhdetta.