La alcalinidad del carbonato mide la cantidad de átomos de carbonato y bicarbonato cargados negativamente en una solución. Los iones de bicarbonato consisten en un átomo de hidrógeno, un átomo de carbono y tres átomos de oxígeno, y tienen una carga de -1. Los iones de carbonato tienen la misma estructura que los iones de bicarbonato, pero sin el átomo de hidrógeno, y tienen una carga de -2. Ambos iones son básicos, por lo que pueden neutralizar los ácidos si se colocan en una solución ácida en las concentraciones adecuadas. A menudo se encuentran juntos en sus aplicaciones más comunes, pero no siempre lo son, y no se requiere un equilibrio entre ellos en una solución dada.
La medición de la alcalinidad del carbonato es importante para preservar la pureza y la integridad de un cuerpo de agua, por lo que es especialmente importante en contextos ambientales. Cuando el pH del agua está por encima de 8.3, su alcalinidad tiende a provenir de los iones de carbonato, y por debajo de ese umbral la alcalinidad generalmente proviene de los iones de bicarbonato. Si el agua tiene alta alcalinidad, puede resistir los cambios de pH y permanecer relativamente neutra, pero si tiene baja alcalinidad, su pH tiene el potencial de caer muy rápido. A medida que el pH desciende, la cantidad de iones de carbonato y bicarbonato desciende, hasta aproximadamente un pH de 4.5 cuando todos los iones se han ido. La alcalinidad exacta de una masa de agua no es tan importante como estar dentro de un rango aceptable, y este rango puede variar según la masa de agua que se esté monitoreando.
Un contexto más común en el que se mide la alcalinidad de carbonatos es monitorear el pH de las piscinas. La alcalinidad está estrechamente relacionada con el pH, por lo que cuando los kits de análisis de agua miden el pH, también miden indirectamente la alcalinidad. En este caso, siempre hay un equilibrio entre los iones carbonato y bicarbonato, aunque tiende a haber más iones bicarbonato que iones carbonato en el agua de la piscina, ya que el pH del agua de la piscina suele estar bastante cerca del pH neutro de 7.
La alcalinidad generalmente se mide en miligramos por litro de carbonato de calcio, que es un ión de calcio unido a un ión de carbonato. La alcalinidad del carbonato también tiene una aplicación para determinar la dureza del agua. Una alcalinidad de carbonato más alta generalmente se traduce en agua más dura. A pesar de esta propiedad, los iones de carbonato también son bastante útiles para purificar el agua. Los iones de carbonato y bicarbonato pueden unirse a metales tóxicos en el agua y precipitarlos fuera del agua como sólidos, actuando como un sistema de limpieza natural y dando al agua algo de resistencia a ciertos tipos de contaminación.