我們平日喝的水看起來純淨透明，但其實含有許多看不見的雜質、微生物、金屬等等。這是因為自來水最主要的來源是天上落下來的雨水，這些水流經土壤、岩石、山岳、泥地之後，慢慢匯集成地下水、河川和海洋，而成為我們的水資源。在水流動的過程中，有些物質會溶解在水裡面被帶著走，其中最容易被帶走的都是一些鹽類，這些鹽類一掉到水裡，就變成陰離子和陽離子，均勻的分散在水中。
在自然的水所溶解的各種陽離子中，以鈣和鎂這兩種金屬離子為最大宗，當它們溶在水裡的量很少時，我們即使喝下肚，可能也感覺不出特別的差異，但是當溶有很多鈣、鎂離子的水放在水壺裡煮乾，可以發現水壺邊會出現一圈又一圈的水垢，這種溶有大量鈣、鎂離子的水，就稱為「硬水」。
用「硬水」與「軟水」這兩個字眼來描述水，並不是單純的因為這個水比較柔軟或是比較堅硬，而是依據水中礦物質含量的多寡，來區分水的硬度，並且特別針對鈣離子和鎂離子這兩種溶解在水中的金屬陽離子。
水比較硬，會怎樣？
人類的舌頭敏感度有限，再加上每個人的口感喜好都不一樣，無法靠「水好不好喝」或「順不順口」來區分水質的硬度。既然如此，要怎麼分辨硬水與軟水呢？
利用肥皂泡泡是最簡單的分辨方法，肥皂是界面活性劑，一端是含有碳、氫鏈的親油性端，另一端則是親水性的離子團。在清潔油汙時，親油性端會和油汙混在一起，使親水性端露出在油汙的外面，當水流動的時候，這些親水端想要跟著水跑掉，順便就連著親油端及卡在親油端上的那些油汙一起帶走了。
可是當水中有一堆鈣、鎂離子的時候，會發生什麼事呢？當親水性端的這些離子團碰到水中的金屬離子，很快的就會結合成一堆不溶在水裡的渣渣，沉澱到底部去。當它們都聚集在一起，親油端就無法去清除汙垢了。
因此，當我們把肥皂水加到水中後，用力的搖晃攪拌一下，然後觀察肥皂泡泡的多寡，就可以分辨出硬水與軟水。如果是軟水，會有很多肥皂泡泡，而如果是硬水，肥皂泡泡則會明顯的比軟水少很多。這也是古代的婦女總是在河邊洗衣服，而不在海邊洗衣服的原因之一，除了海水是鹹的以外，海水裡所溶解的各種各樣金屬鹽類，都會降低肥皂的清洗效果。
[更多詳細內容請參閱《科學少年》2015年6.7月 ]