Un ion es un átomo o molécula con carga eléctrica positiva o negativa. Un zwiterión es una molécula con cargas positivas y negativas, pero con una carga neta de cero. Los átomos están compuestos de partículas subatómicas con carga positiva llamadas protones, electrones con carga negativa y partículas neutras llamadas neutrones. Cuando el número de protones no es igual al número de electrones, un átomo tendrá una carga positiva o negativa. Los átomos o moléculas con carga negativa se denominan aniones, mientras que los átomos y moléculas con carga positiva se conocen como cationes.
Los ácidos y las bases pueden existir como iones o como moléculas sin carga, pero a niveles de pH neutros, son iones. La mayoría de los iones híbridos son anfolitos, moléculas que contienen grupos tanto ácidos como básicos. Los aminoácidos son un ejemplo clásico; tienen ambos grupos en una sola molécula, pero debido a que ambos están cargados a pH neutro, la carga neta del aminoácido será cero.
Debido a sus cargas eléctricas, un zwiterión será muy soluble en agua y bastante insoluble en disolventes orgánicos. Las moléculas de agua son polares debido a las diferencias eléctricas entre las moléculas de hidrógeno y oxígeno; es decir, los átomos de oxígeno del agua son atraídos por los cationes y los átomos de hidrógeno del agua son atraídos por los aniones. Cuando un ion híbrido se disuelve en agua, los átomos de hidrógeno en el agua rodean inmediatamente al grupo cargado negativamente y los átomos de oxígeno en el agua rodean inmediatamente al grupo cargado positivamente, disolviéndolo completamente.
Además de los aminoácidos, algunos otros tipos comunes de estas moléculas son tampones, detergentes y fármacos. El hecho de que sean solubles en agua es lo que los hace tan útiles. Cuando un zwiterión se almacena en forma sólida y seca, por ejemplo en una pastilla, estará en forma de molécula neutra o sal. Cuando se come o se coloca en agua, adquiere su forma iónica o cargada y se disuelve.
Si bien es cierto que la mayoría de los aminoácidos tienen una carga neutra, es importante tener en cuenta que algunos tienen un tercer grupo cargado, lo que les da una carga general positiva o negativa. Por esta razón, las proteínas, que están compuestas por aminoácidos, generalmente tienen una carga neta negativa o neta positiva.