Ammmoniak en ammonium zijn verschillende vormen van stikstof. De belangrijkste factor die de verhouding tussen ammoniak en ammonium in water bepaalt, is de pH. De activiteit van de ammoniak wordt ook beïnvloed door de ionensterkte en de temperatuur. Het is belangrijk te onthouden dat niet-geïoniseerd NH 3 schadelijk kan zijn voor in het water levende organismen, terwijl geïoniseerd ammonium in principe onschadelijk is.
De chemische vergelijking die de verhouding tussen ammoniak en ammonium bepaalt is:
NH 3 + H2O <-> NH 4 + + OH –
Wanneer de pH laag is, wordt de reactie naar rechts gestuurd, en wanneer de pH hoog is, wordt de reactie naar links gestuurd. In het algemeen is bij een temperatuur rond kamertemperatuur, bij een pH kleiner dan 6,0, het aandeel van ammonium-N plus ammoniak-N als NH 3 zeer gering en als NH 4+ zeer groot. Bij een pH rond 8,0 is het aandeel als NH 3 10 procent of minder, en bij een pH iets boven 9,0 is het aandeel ongeveer 50 procent. De activiteit van waterige ammoniak is ook veel lager bij lage temperaturen en hoger bij warme temperaturen. Dit betekent dat bij lage temperaturen en lage pH de activiteit als NH 3 nog lager is, en als NH 4+ nog hoger. Zodra de pH > 11 is, worden alle ammonium-N-ionen in oplossing omgezet in ammoniak-N.
Met de IntelliCAL ISENH3181 Ammonia ISE kan het ammoniumion (NH 4+ ) na omzetting in ammoniak (NH 3) worden gemeten. Dit gebeurt door toevoeging van de Hach Ammonia ISA, die de pH buffert tot > 11 en de ionensterkte van het monster verhoogt. De ammoniak-ISE-methode meet ammonium-N plus ammoniak-N. Het is zeer moeilijk de activiteit van waterige ammoniak rechtstreeks te bepalen, dus in plaats daarvan wordt het surrogaat ammonium-N plus ammoniak-N gebruikt, en vervolgens worden tabellen met waarden van ammonium-N plus ammoniak-N gebruikt om te bepalen of een gemeten concentratie ammoniak oplevert op een niveau dat schadelijk is voor waterorganismen.
Als de monstertemperatuur en de pH-waarde van het monster bekend zijn, kan onderstaande tabel worden gebruikt om te bepalen welk percentage van de totale ammoniak zich in de ammoniakvorm (NH 3) bevindt. Dit percentage in decimale vorm kan worden vermenigvuldigd met de totale ammoniak van het monster om de NH 3-vorm ammoniak te berekenen. Het verschil tussen de totale ammoniak en de NH 3-vorm kan worden gebruikt om het ammoniumion (NH 4+ ) in het monster te berekenen.
