Alcalinitatea carbonatului măsoară cantitatea de atomi de carbonat și bicarbonat încărcați negativ dintr-o soluție. Ionii de bicarbonat sunt formați dintr-un atom de hidrogen, un atom de carbon și trei atomi de oxigen și au o sarcină de -1. Ionii de carbonat au aceeași structură ca ionii de bicarbonat, dar fără atomul de hidrogen și au o sarcină de -2. Ambii ioni sunt bazici, astfel încât pot neutraliza acizii dacă sunt plasați într-o soluție acidă la concentrațiile potrivite. Ele se găsesc adesea împreună în aplicațiile lor cele mai comune, dar nu sunt întotdeauna și nu este necesar un echilibru între ele într-o soluție dată.
Măsurarea alcalinității carbonatului este importantă atunci când se păstrează puritatea și integritatea unui corp de apă, deci este deosebit de importantă în contexte de mediu. Când pH-ul apei este peste 8.3, alcalinitatea acesteia tinde să provină de la ionii de carbonat, iar sub acest prag alcalinitatea provine de obicei de la ionii de bicarbonat. Dacă apa are o alcalinitate mare, poate rezista la schimbările de pH și rămâne relativ neutră, dar dacă are o alcalinitate scăzută, pH-ul său are potențialul de a scădea foarte repede. Pe măsură ce pH-ul scade, numărul de ioni de carbonat și bicarbonat scade, până la aproximativ pH 4.5 când toți ionii au dispărut. Alcalinitatea exactă a unui corp de apă nu este la fel de importantă ca fiind într-un interval acceptabil, iar acest interval poate varia în funcție de corpul de apă monitorizat.
Un context mai comun în care se măsoară alcalinitatea carbonatului este monitorizarea pH-ului piscinelor. Alcalinitatea este strâns legată de pH, așa că atunci când kiturile de testare a apei măsoară pH-ul, ele măsoară și indirect alcalinitatea. În acest caz, există întotdeauna un echilibru între ionii de carbonat și de bicarbonat, deși tind să existe mai mulți ioni de bicarbonat decât ioni de carbonat în apa piscinei, deoarece pH-ul apei din piscină este adesea destul de aproape de pH-ul neutru de 7.
Alcalinitatea este de obicei măsurată în miligrame pe litru de carbonat de calciu, care este un ion de calciu legat de un ion de carbonat. Alcalinitatea carbonatului are și o aplicație în determinarea durității apei. O alcalinitate mai mare a carbonatului se traduce de obicei în apă mai dură. În ciuda acestei proprietăți, ionii de carbonat sunt, de fapt, destul de utili pentru purificarea apei. Ionii de carbonat și bicarbonat se pot lega de metalele toxice din apă și le pot precipita din apă sub formă de solide, acționând ca un sistem natural de curățare și oferind apei o oarecare rezistență la anumite tipuri de poluare.