substanțele ionizate solubile sunt prezente în apă sub formă de ioni, care sunt atomi sau molecule încărcate electric. Ionii încărcați pozitiv se numesc cationi, iar ionii încărcați negativ se numesc anioni. Deoarece apa este neutră din punct de vedere electric la nivel global (altfel s-ar produce un șoc electric atunci când puneți mâna în apă), numărul de sarcini pozitive este identic cu numărul de sarcini negative. Ionii pot avea o sarcină sau mai multe, intervalul cel mai obișnuit fiind de la 1 la 3. Ionii pot fi făcuți dintr-un singur atom sau mai mulți atomi legați permanent împreună, ca moleculele.
Exemple:
un cation atomic monovalent: ionul de sodiu Na+
un cation atomic bivalent: ionul de calciu ca++
un cation molecular monovalent: ionul de amoniu NH4+
un anion atomic monovalent: ionul de clorură Cl—
un anion molecular monovalent: ionul de nitrat NO3—
un anion molecular bivalent: ionul de Ion carbonat CO3=
un anion complex bivalent: ionul cromat CrO4=
duritate
printre substanțele dizolvate în apă, duritatea se găsește foarte frecvent. Duritatea este un cuvânt popular pentru a reprezenta în principal calciu și magneziu dizolvat în apă; acești ioni pot precipita în anumite condiții și pot forma scara pe care ați văzut-o în tigaia de fierbere și care poate obstrucționa conductele și cazanele de apă deteriorate. „Înmuierea” apei este schimbul cationilor de duritate (ca++ și Mg++) pentru un alt cation care nu poate forma scară, deoarece este mult mai solubil: ionul de sodiu Na+.
pentru a înmuia apa, luați o rășină schimbătoare de cationi pe care ionul mobil din interiorul mărgelelor este sodiu (Na+) și treceți apa dură printr-o coloană umplută cu rășină de formă de sodiu. Ionii de duritate Ca++ și Mg++ se deplasează în mărgelele de rășină și fiecare dintre acești cationi bivalenți este înlocuit cu doi ioni de sodiu care ies din rășină.