Ammonium
Das Ammonium-Ion NH4+ ist die konjugierte Säure zur Base Ammoniak NH3. Ammoniak/Ammonium - Gleichgewicht in angesäuerter Lösung: NH3 + H3O+ <==> NH4+ + H2O
Das Ammonium-Ion ist ein Kation, das chemisch ähnlich reagiert wie Alkalimetall-Ionen und Salze entsprechender Formel bildet, beispielsweie Ammoniumnitrat NH4NO3.
In der Natur, beispielsweise im Boden und in Gewässern entsteht Ammonium-Stickstoff in erster Linie beim Abbau tierischer oder pflanzlicher Eiweiße. Das Ammonium wird im Boden und in Gewässern unter Sauerstoffverbrauch zu Nitrit und weiter zu Nitrat oxidiert. Dies erfolgt durch so genannte nitrifizierende Bakterien. Der Vorgang wird Nitrifikation genannt. Er ist im Boden durchaus erwünscht, denn dadurch wird aus Ammoniumdünger oder Gülle das für Pflanzen als Nährsalz wichtige Nitrat gebildet.
In Gewässern ist die Nitrifikation Teil der Selbstreinigung. Übersteigt die Abwasserfracht die Selbstreinigungsfähigkeit des Gewässers, so entstehen daraus erhebliche ökologische Probleme.
- Der Vorgang selbst benötigt Sauerstoff. Dadurch kann - insbesondere wenn im Sommer bei höheren Temperaturen die Sauerstoffkonzentration ohnehin sinkt - der Sauerstoffgehalt stark zurückgehen. In Flüssen und Seen führt dies zu einem Sauerstoffdefizit, also Zonen, in denen das Wasser praktisch sauerstofffrei ist. In Seen kann dies zum Umkippen führen. Dabei treten intensive Fäulnisprozesse auf, die zu massiven, negativen Veränderungen des Ökosystems führen.
- Das entstehende Nitrat führt zu einer Überdüngung (Eutrophierung) und damit zur Massenvermehrung von Algen (Algenblüte). Die Algen erzeugen zwar tagsüber einen Überschuss an Sauerstoff, der an die Atmosphäre abgegeben wird. Nachts aber wird Sauerstoff aus dem Wasser veratmet. Zudem führen absterbende Algen zu einem erhöhten Sauerstoffverbrauch der Destruenten am Gewässerboden.
Ammonium selbst ist relativ harmlos, steht aber im oben dargestellten Gleichgewicht mit Ammoniak, einem starken Gift. Dieses Gleichgewicht zwischen beiden Stoffen hängt maßgeblich vom pH-Wert und der Temperatur des Wassers ab. Der Anteil des Ammoniaks steigt entsprechend steigendem pH-Wert und steigender Temperatur.
Ammoniumgehalte im Wasser von 0,5-1 mg/l werden als bedenklich für Fische eingestuft; Werte über 1 mg/l sind für Fischereizwecke nicht geeignet.
Ammonium bildet bei der Elektrolyse mit einer Quecksilberkathode mit dem Quecksilber ein Ammoniumamalgam. Beim Erhitzen zersetzt sich dieses Amalgam unter Bildung von Ammoniak. Es ist unmöglich, Ammonium wie Natrium zu gewinnen. Ammonium im Urin weist auf Konkremente hin.