En jon är en atom eller molekyl med en positiv eller negativ elektrisk laddning. En zwitterjon är en molekyl med både positiva och negativa laddningar, men med en nettoladdning på noll. Atomer är sammansatta av positivt laddade subatomära partiklar som kallas protoner, negativt laddade elektroner och neutrala partiklar som kallas neutroner. När antalet protoner inte är lika med antalet elektroner kommer en atom att ha en positiv eller negativ laddning. Negativt laddade atomer eller molekyler kallas anjoner, medan positivt laddade atomer och molekyler kallas katjoner.
Syror och baser kan existera som joner eller som oladdade molekyler, men vid neutrala pH-nivåer är de joner. De flesta zwitterjoner är amfolyter – molekyler som innehåller både sura och basiska grupper. Aminosyror är ett klassiskt exempel; de har båda grupperna i en enda molekyl, men eftersom båda är laddade vid neutralt pH blir nettoladdningen av aminosyran noll.
På grund av sina elektriska laddningar kommer en zwitterjon att vara mycket löslig i vatten och ganska olöslig i organiska lösningsmedel. Vattenmolekyler är polära på grund av de elektriska skillnaderna mellan väte- och syremolekylerna; det vill säga att syreatomerna i vattnet attraheras till katjoner och väteatomerna i vattnet attraheras till anjoner. När en zwitterjon löses i vatten omger väteatomerna i vattnet omedelbart den negativt laddade gruppen och syreatomerna i vattnet omger omedelbart den positivt laddade gruppen, och löser den därigenom grundligt.
Förutom aminosyror är några andra vanliga typer av dessa molekyler buffertar, tvättmedel och läkemedel. Det faktum att de är lösliga i vatten är det som gör dem så användbara. När en zwitterjon lagras i fast, torr form, till exempel i ett piller, kommer den att vara i form av en neutral molekyl eller ett salt. När den äts eller läggs i vatten antar den sin joniska eller laddade form och löses upp.
Även om det är sant att de flesta aminosyror är neutrala i laddning, är det viktigt att notera att vissa har en tredje laddad grupp, vilket ger dem en övergripande positiv eller negativ laddning. Av denna anledning har proteiner, som är sammansatta av aminosyror, i allmänhet en netto negativ eller netto positiv laddning.