Un ion est un atome ou une molécule ayant une charge électrique positive ou négative. Un zwitterion est une molécule avec des charges positives et négatives, mais avec une charge nette de zéro. Sont composées d'atomes chargés positivement les particules subatomiques appelées protons, des électrons chargés négativement, et des particules neutres appelés neutrons. Lorsque le nombre de protons n'est pas égal au nombre de neutrons, un atome aura une charge positive ou négative. Atomes ou des molécules chargées négativement sont appelés anions, tandis que les atomes et les molécules chargées positivement sont appelés cations.
Les acides et les bases peuvent exister sous forme d'ions ou des molécules comme neutres. A pH neutre, les deux acides et les bases existent sous forme d'ions. La plupart des zwitterions sont ampholytes - des molécules qui contiennent à la fois des groupes acides et basiques. Les acides aminés sont un exemple classique: ils ont à la fois des groupes acides et basiques dans une seule molécule. Parce que l'acide et la base sont facturés à un pH neutre, la charge nette de l'acide aminé sera égale à zéro.
En raison de ses charges électriques, un zwitterion est très soluble dans l'eau, et tout à fait insoluble dans les solvants organiques. Les molécules d'eau sont polaires du fait des différences électriques entre l'hydrogène et les molécules d'oxygène dans l'eau, c'est-à-atomes d'oxygène dans l'eau des cations sont attirés par les atomes d'hydrogène et de l'eau sont attirés par des anions. Quand un zwitterion est dissous dans l'eau, les atomes d'hydrogène dans l'eau immédiatement entourer le groupe chargé négativement du zwitterion et les atomes d'oxygène dans l'eau immédiatement entourer le groupement chargé positivement du zwitterion, de ce fait complètement le dissolvant.
En plus des acides aminés, certains autres types communs de zwitterions sont des tampons, des détergents et des médicaments. Le fait que ces types de molécules sont zwitterions, et donc soluble dans l'eau est ce qui les rend si utile. Quand un zwitterion est stocké sous forme solide, sous forme sèche, par exemple sous forme de pilule, il sera sous la forme d'une molécule ou d'un sel neutre. Lorsque le zwitterion est consommé ou placé dans l'eau, il prend sa forme ionique, ou chargé, et se dissout dans l'eau.
S'il est vrai que la plupart des acides aminés sont neutres en charge, il est important de noter que certains acides aminés ont un troisième groupe chargé, en leur donnant une charge globale positive ou négative. Pour cette raison, les protéines, qui sont composées d'acides aminés, ont généralement une charge nette négative ou positive nette.
Le zwitterion terme vient du mot allemand "zwitter." Cela signifie hybride. Le préfixe signifie zwi-double, semblable au préfixe Old English twi-.