آب سخت واژه ای است که به آب حاوی کاتیون های کلسیم، منیزیم، استرانسیم، آهن، منگنز و … گفته می شود. با توجه به اینکه میزان استرانسیم، آهن و منگنز در آب بسیار کم است بنابراین کاتیون های کلسیم و منیزیم عامل اصلی ایجاد سختی آب به حساب می آیند.

عامل موثر بر خورندگی و رسوب گذاری آب، قلیائیت میباشد. برای نمونه می توان گفت، قلیائیت آب مورد استفاده در دیگ های بخار باید به اندازه کافی بالا باشد تا از خورده شدن دیواره دیگ ها جلوگیری شود.

منظور از TDS کل مواد جامد محلول در آب است که برابر مجموع غلظت همه یونهای موجود در آب می باشد. مواد محلول در آب ممکن است از نظر ماهیت « آلی » یا « معدنی » باشند. کل جامدات محلول در آب TDS را نمی‌توان به عنوان معیار اصلی مشخص کننده کیفیت آب در نظر گرفت و بیشتر درجه شفافیت آب را مشخص می‌کند.

از نظر شیمیایی، قلیائیت آب نشانگر مقدار ظرفیت خنثی شدن آن به وسیله اسید می باشد. خنثی شدن آب به معنی رسیدن pH آب به حدود 5/4 است. قلیائیت آب های طبیعی به سبب وجود هیدروکسیدها، کربنات ها و بی کربنات می باشد.

کلرید، به شکل یون کلرید (Cl-)، یکی از مهمترین آنیون های معدنی در آب و فاضلاب است. طعم شور با توجه به غلظت کلرید متغیر است و وابسته به ترکیب شیمیایی آب است. برخی از آب های حاوی 250 میلی گرم Cl- / L در صورتی که کاتیون سدیم باشد ممکن است دارای طعم شور قابل تشخیص باشند.

اندازه گیری pH یکی از مهمترین و معمول ترین آزمایشات در شیمی آب است. تقریبا هر مرحله از تامین آب و تصفیه فاضلاب (به عنوان مثال، خنثی سازی اسید-باز، نرم سازی آب، ته نشینی، انعقاد، ضدعفونی کردن و کنترل خوردگی) به pH وابسته است. pH در اندازه گیری قلیائیت و دی اکسید کربن و بسیاری دیگر از تعادلات اسید و باز استفاده می شود. در دمای مشخصی، شدت فعالیت اسیدی یا بازی یک محلول با pH یا فعالیت یون هیدروژن نشان داده می شود.

سختی آب تقریباً به طور کامل توسط یون های کلسیم و منیزیم ایجاد می شود. سایر فلزات دو و سه ظرفیتی نیز اثر مشابهی دارند، اما معمولاً در غلظت کافی در آبهای آشامیدنی وجود ندارند تا مشکلات ایجاد کنند. سختی زیاد مانع از تشکیل چربی با صابون می شود و می تواند باعث ایجاد رسوب در سیستم های آب بخصوص دیگ های بخار، سیستم های خنک کننده و لوله کشی های آب شیرین و … شود.

هدایت الکتریکی آب (EC)، اندازه گیری توانایی آب برای عبور جریان الکتریکی است. این توانایی مستقیماً به غلظت یون های رسانای موجود در آب بستگی دارد. این یون های رسانا به دلیل حضور مواد غیر آلی مانند کلریدها، مواد قلیایی، ترکیبات کربنات و سولفیدها و نمک های محلول به وجود می آیند. بیشتر فلزات بدلیل تعداد زیاد الکترون های آزاد رسانای الکتریسیته فوق العاده خوبی هستند.