Ammoniakki ja ammonium ovat eri typpimuotoja. Tärkein tekijä, joka määrittää ammoniakin ja ammoniumin suhdetta vedessä, on pH. Ammoniakin aktiivisuuteen vaikuttavat myös ionivahvuus ja lämpötila. On tärkeää muistaa, sillä ionisoimaton NH 3 voi olla haitallista vesieliöille, kun taas ionisoitu ammonium on periaatteessa vaaratonta.
Kemiallinen yhtälö, joka ohjaa ammoniakin ja ammoniumin välistä suhdetta, on:
NH 3 + H2O <-> NH 4 + + OH –
Matalan pH:n ollessa matala reaktio ohjautuu oikealle ja korkean pH:n ollessa korkealla reaktio vasemmalle. Yleisesti ottaen noin huoneenlämmössä ja pH:n ollessa alle 6,0, ammonium-N:n ja ammoniakki-N:n osuus NH 3:na on hyvin-hyvin pieni ja NH 4+:na hyvin-hyvin suuri. Kun pH on noin 8,0, NH 3:n osuus on 10 prosenttia tai vähemmän, ja kun pH on hieman yli 9,0, osuus on noin 50 prosenttia. Vesipitoisen ammoniakin aktiivisuus on myös paljon pienempi alhaisissa lämpötiloissa ja suurempi lämpimissä lämpötiloissa. Tämä tarkoittaa, että matalissa lämpötiloissa ja matalassa pH:ssa aktiivisuus NH 3:na on vielä pienempi ja NH 4+:na vielä suurempi. Kun pH on > 11, kaikki liuoksessa olevat ammonium-N-ionit muuttuvat ammoniakki-N:ksi.
IntelliCAL ISENH3181 Ammoniakki-ISE:tä voidaan käyttää ammoniumionin (NH 4+ ) mittaamiseen sen jälkeen, kun se on muuttunut ammoniakiksi (NH 3). Tämä tapahtuu lisäämällä Hach Ammonia ISA, joka puskuroi pH:n > 11:een ja lisää näytteen ionivahvuutta. Ammoniakki-ISE-menetelmä mittaa ammonium-N:n ja ammoniakki-N:n. Vesipitoisen ammoniakin aktiivisuutta on hyvin vaikea määrittää suoraan, joten sen sijaan käytetään korviketta ammonium-N plus ammoniakki-N, ja sen jälkeen ammonium- N plus ammoniakki-N -taulukon arvoja käytetään sen määrittämiseksi, onko mitattu pitoisuus ammoniakkia vesieliöille haitallisella tasolla.
Jos näytteen lämpötila ja näytteen pH tiedetään, alla olevan taulukon avulla voidaan määrittää, kuinka monta prosenttia kokonaisammoniakista on ammoniakkimuodossa (NH 3). Tämä prosenttiosuus desimaalimuodossa voidaan kertoa näytteen kokonaisammoniakkipitoisuudella NH 3 -muotoisen ammoniakin laskemiseksi. Kokonaisammoniakin ja NH 3 -muotoisen ammoniakin erotuksen avulla voidaan laskea näytteessä olevan ammoniumionin (NH 4+ ) määrä.
