Ammoniak og ammonium er forskellige former for kvælstof. Den vigtigste faktor, der bestemmer forholdet mellem ammoniak og ammonium i vand, er pH-værdien. Ammoniakens aktivitet påvirkes også af ionstyrke og temperatur. Det er vigtigt at huske, da uioniseret NH 3 kan være skadeligt for vandorganismer, mens ioniseret ammonium grundlæggende er uskadeligt.
Den kemiske ligning, der styrer forholdet mellem ammoniak og ammonium, er:
NH 3 + H2O <- NH 4 + + + OH –
Når pH er lav, styres reaktionen til højre, og når pH er høj, styres reaktionen til venstre. Generelt er andelen af ammonium-N plus ammoniak-N som NH 3 som NH 3 meget- meget lav og som NH 4+ som NH 4+ meget- meget høj ved en temperatur omkring stuetemperatur og ved en pH under 6,0. Ved en pH-værdi på omkring 8,0 er andelen som NH 3 10 % eller mindre, og ved en pH-værdi på lidt over 9,0 er andelen ca. 50 %. Aktiviteten af vandig ammoniak er også meget lavere ved lave temperaturer og højere ved varme temperaturer. Det betyder, at aktiviteten som NH 3 er endnu lavere ved lave temperaturer og lav pH-værdi, og aktiviteten som NH 4+ er endnu højere ved lave temperaturer og lav pH-værdi. Når pH er > 11, vil alle ammonium-N-ioner i opløsningen blive omdannet til ammoniak-N.
Den IntelliCAL ISENH3181 Ammonia ISE kan bruges til at måle ammoniumionen (NH 4+ ) efter omdannelse til ammoniak (NH 3). Dette sker ved tilsætning af Hach Ammonia ISA, som buffrerer pH til > 11 og øger prøvens ionstyrke. Ammoniak-ISE-metoden måler ammonium-N plus ammoniak-N. Det er meget vanskeligt at bestemme aktiviteten af vandig ammoniak direkte, så i stedet anvendes surrogat af ammonium-N plus ammoniak-N, og derefter anvendes tabelværdier af ammonium-N plus ammoniak-N til at bestemme, om en målt koncentration vil give ammoniak på et niveau, der er skadeligt for vandorganismer.
Hvis prøvens temperatur og prøvens pH er kendt, kan nedenstående tabel anvendes til at bestemme, hvor stor en procentdel af den samlede ammoniak der er i ammoniak (NH 3)-formen. Denne procentdel i decimalform kan ganges med den samlede ammoniak i prøven for at beregne ammoniak i NH 3-form. Forskellen mellem den samlede mængde ammoniak og ammoniak i NH 3-form kan anvendes til at beregne ammoniumionen (NH 4+ ) i prøven.
