水垢的成因，是水中溶解的碳酸氢钙和碳酸氢镁发生分解反应，放出二氧化碳，剩下难溶的碳酸钙和碳酸镁。需要说明的是，水在烧开后才出现水垢，是一种假象，其实，水在任何温度都会出现水垢，烧水壶的底和壁上出现，盛凉水的容器底和壁上也会出现。
我国北方的水质相较于南方更“硬”一些，主要是因为钙镁离子的含量更高。水垢的生成与水的硬度有关，水中所溶解的钙镁离子在煮沸的过程中会变成难溶于水的碳酸钙、硫酸钙、氢氧化镁、碳酸镁等不溶于水的矿物盐沉淀，这样就形成了水垢。
烧水壶里会有水垢，因为是水中含有钙离子、镁离子、氢氧根离子和碳酸根离子等，这些正负离子会结合成难溶的碳酸钙、氢氧化镁，也可能会有微溶的碳酸镁、氢氧化钙。这些沉淀后会吸附在容器壁上，注意看一下，将水放在水盆和水桶中，过一段时间也会有水垢。温度越高，水中的正负离子结合越明显，所以，烧水时，水垢的形成的就较快。
最初形成的沉淀都十分微小，分布在水中，随水一起运动，停止加热后，水慢慢静止下来，水中的沉淀慢慢下沉，时间一长就会吸附在壶壁和壶底，少量比较微小的由于水的表面张力会漂浮在水面上，注意观察会看到水面上有一层白色的东西。如果烧开水马上倒入保温瓶中，时间一长也会吸附在保温瓶上，如果是倒在碗中，等水静止后，会看到碗底有许多细微的沉淀物。
开水中的沉淀物，最初并不是吸附在壶底和壶壁上，或者说有少量吸附也不太紧密。时间一长，由于分子的运动，结合的会越来越紧密，特别是壶底，加热时温度较高，分子运动更剧烈，吸附的沉淀会越来越结实。所以，看着水垢不顺眼，就及时清理，用粗糙点的纱布就能擦干净。一旦吸附结实了，就困难了，可以试一下白醋。不过，烧水壶与水垢毕竟不是同种物质，热膨胀的大小不同，当水垢比较厚的时候，壶底的水垢会自己崩裂，然后再接着崩裂处清理也可以。
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