硬水并不是含有泥沙的水，而是溶解了较多钙、镁离子的水。普通肥皂的有效成分带有带负电的羧酸根“头”和亲油的长碳链“尾”。在软水中，许多肥皂分子能围住油脂形成微小聚集体，使油污分散在水里；搅动时也较容易形成泡沫。
进入硬水后，钙、镁离子会先与肥皂的羧酸根结合，生成难溶于水的钙皂或镁皂。它们沉淀成浴缸边缘常见的灰白皂垢，也把原本可以包围油脂的肥皂分子从水中拿走。于是需要加入更多肥皂，剩余分子达到足够浓度后才明显起泡。
泡沫多少不是清洁力的精确刻度，但少泡在这里确实暴露了一场化学竞争：肥皂先被硬水离子消耗。合成洗涤剂通常使用硫酸根或磺酸根等亲水端，与钙、镁形成的产物较易留在水中，所以在硬水里仍能工作。水变“硬”描述的是离子组成，不是水真的变得更坚硬。
https://www.usgs.gov/water-science-school/science/hardness-water
https://openstax.org/books/chemistry/pages/11-5-colloids
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