Rules Of Thumb Ammonia/Ammonium Ion

1. The percentage of dissolved total ammonia (NH₃ + NH₄⁺) present in the unionized form (NH₃) increases as either pH or temperature increases.

2. Ammonia toxicity to aquatic life is mainly due to unionized  NH₃ form.

3. An increase in either pH or temperature shifts the equilibrium of equation NH₃ + H₂O <-> NH₄⁺ + OH^– , to the left, favoring NH₃, the toxic form.

4. At 20 ^oC and pH>9.3, the equilibrium of equation NH₃ + H₂O <-> NH₄⁺ + OH^– is mainly to the left, with NH₃ (the toxic form) > 50%

5. At 20 ^oC and pH<9.3, the equilibrium of equation NH₃ + H₂O <-> NH₄⁺ + OH^– is mainly to the right, with NH₄⁺ (the non toxic form) > 50%

6. NH₃, concentrations >0.5 mg NH₃-N/L cause significant toxicity to fish

7. The unionized form is volatile (air-strippable), and the ionized form is nonvolatile

Reference

Eugene R. Weiner. Application of Environmental Aquatic Chemistry. A Practical Guide. Third edition. CRC Press

Ammonia vs Ammonium Ion

Ammonia terlarut bereaksi dengan air sebagai basa, menaikkan pH dengan menghasilkan ion OH^–. Berdasarkan persamaan reaksi di bawah ini :

NH₃ + H₂O <-> NH₄⁺ + OH^–

Kesetimbangan persamaan di atas tergantung pH dan temperature. Pada analisis laboratorium untuk total nitrogen ammonia (NH₃ + NH₄⁺), pH diadjust menjadi 11 atau lebih besar untuk memastikan semua nitrogen ammonia dalam bentuk NH₃.  Untuk analisa ion ammonium  (NH₄⁺) yang terpercaya, sampel harus segera dianalisa setelah disampling untuk menghindari perubahan pH dan temperature selama penyimpanan. Jika analisis tidak dapat segera dilakukan di tempat sampling, laboratorium dapat menggunakan pengukuran pH dan temperature di lapangan untuk menghitung distribusi awal NH₃ dan NH₄⁺ dalam sampel dari analisa total nitrogen ammonia. Bisa mampir ke sini untuk perhitungan unionized ammonia. Karena the unionized form  lebih beracun untuk kehidupan air dibandingkan the ionized form, pengukuran lapangan untuk pH dan temperature air saat sampling sangat penting. Alasan kenapa yang bentuk the unionized form (NH₃) lebih beracun karena tidak bermuatan (not electrically charged), molekul NH₃ dapat masuk lebih mudah melalui membrane penafasan ikan dibandingkan ion ammonium, nitrit atau nitrat (NH₄⁺, NO₂^–, dan NO₃^–).

Dua bentuk ammonia tersebut memiliki perbedaan mobilitas di lingkungan. Meskipun kation ammonium lebih tinggi kelarutannya, sebagian akan sorb secara kuat pada muatan sisi negative pada permukaan mineral, dimana ia bergerak secara efektif. Unionized ammonia juga larut karena dapat membentuk ikatan hydrogen dengan molekul air, tapi tidak ter sorb kuat dengan mineral sehingga mudah ditransportasikan dengan aliran air. Bagaimanapun, unionized ammonia juga volatile dan sebagian akan berpartisi dari air ke atmosfer. Jika sedimen tersuspensi membawa sorbed NH₄⁺ dibawa aliran ke daerah dengan pH tinggi, sebagian akan terkonversi menjadi NH₃, yang akan desorb dan menjadi tersedia untuk bentuk kehidupan air sebagai polutan beracun dan tervolatlisasi ke atmosfer.

Daftar Pustaka

Eugene R. Weiner. Application of Environmental Aquatic Chemistry. A Practical Guide. Third edition. CRC Press