酸堿指示劑一般是多元弱酸或多種多元弱酸的混合物，多元弱酸在不同的pH條件下會(huì)呈現(xiàn)不同的結(jié)構(gòu)，因此可以實(shí)現(xiàn)隨pH變化而變色的功能。

酚酞的變色原理

以酚酞為例，其分子式為C20H12O4，在弱酸性及中性環(huán)境下為下圖中的第二種內(nèi)酯式結(jié)構(gòu)，也就是我們常見的無色的酚酞。當(dāng)遇到堿時(shí)，分子內(nèi)的酯基水解，轉(zhuǎn)變?yōu)橄聢D中的第三種醌式結(jié)構(gòu)，可以發(fā)現(xiàn)其中含有基團(tuán)，有沒有覺得很熟悉呢？沒錯(cuò)，它就是酚酞中的生色基，因此酚酞在堿性條件下可以呈粉紅色。

事實(shí)上，酚酞的可能結(jié)構(gòu)并不止這兩種，在更高的pH條件下，氫氧根可以加成到酚酞的雙鍵上，再次破壞了酚酞的生色基，形成下圖中的第四種羧酸鹽式結(jié)構(gòu)，從而使酚酞再次恢復(fù)無色。此外，在強(qiáng)酸性條件下，分子內(nèi)的酯基也會(huì)水解，形成下圖中第一種碳正離子結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中雖然沒有典型的生色基，但是由于中心碳原子采取的是sp2雜化，使得三個(gè)苯環(huán)處于同一平面內(nèi)，形成了大的共軛體系，從而使得酚酞呈現(xiàn)出橘紅色。

酚酞是一種有機(jī)弱酸，它在酸性溶液中，濃度較高時(shí)，形成無色分子。但隨著溶液中H+濃度的減小，OH-濃度的增大，酚酞結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，并進(jìn)一步電離成紅色離子這個(gè)轉(zhuǎn)變過程是一個(gè)可逆過程，如果溶液中H+濃度增加，上述平衡向反方向移動(dòng)，酚酞又變成了無色分子。因此，酚酞在酸性溶液里呈無色，當(dāng)溶液中H+濃度降低，濃度升高時(shí)呈紅色。酚酞的變色范圍是pH 8.0～10.0。
酚酞的醌式或醌式酸鹽，在堿性介質(zhì)中是很不穩(wěn)定的，它會(huì)慢慢地轉(zhuǎn)化成無色的羧酸鹽式因此做氫氧化鈉溶液使酚酞顯色實(shí)驗(yàn)時(shí)，要用氫氧化鈉稀溶液，而不能用濃溶液。

酚酞是一種弱有機(jī)酸，在pH＜8.2的溶液里為無色的內(nèi)酯式結(jié)構(gòu)，當(dāng)pH＞8.2時(shí)為紅色的醌式結(jié)構(gòu)。 酚酞的醌式或醌式酸鹽，在堿性介質(zhì)中很不穩(wěn)定，它會(huì)慢慢地轉(zhuǎn)化成無色羧酸鹽式；遇到較濃的堿液，會(huì)立即轉(zhuǎn)變成無色的羧酸鹽式。所以，酚酞試劑滴入濃堿液時(shí)，酚酞開始變紅，很快紅色退去變成無色。

酚酞和大多數(shù)指示劑一樣，是一種有機(jī)酸，當(dāng)與H+反應(yīng)時(shí)，生成新的化合物有特定的顏色。因此可以指示PH值。 因?yàn)槊糠N指示劑的PKa值不同，也就是其反應(yīng)的范圍不同，因此不同的指示劑有不同的范圍。 關(guān)于指示劑的各種性質(zhì)計(jì)算是二年級(jí)分析化學(xué)里的內(nèi)容。 這是酚酞的化學(xué)式。紫色石蕊是從地衣中提煉出來的混合物，沒有固定的化學(xué)式。

石蕊、酚酞等指示劑,其實(shí)各有各的pH值指示范圍。 不一定就是遇到酸或堿會(huì)變色。 相關(guān)的指示劑，可以參閱《實(shí)用化工手冊》

酸堿指示劑是一類在不同的pH值溶液中因其本身結(jié)構(gòu)改變（不只是質(zhì)子的轉(zhuǎn)移，另有其余部分結(jié)構(gòu)變化）而顯示出不同顏色的化合物。 酸堿指示劑一般都是弱的有機(jī)酸或有機(jī)堿。
??在溶液發(fā)生解離，解離反應(yīng)為可逆反應(yīng)，其分子的顏色與其離子的顏色不同，當(dāng)溶液的PH不同時(shí)，分子色和離子色所占的比例不同，若當(dāng)在某一PH時(shí)，分子色濃度大于或等于離子色10倍時(shí)，此時(shí)呈現(xiàn)分子色，反之當(dāng)離子色濃度大于或等于分子色10倍時(shí)，則曾現(xiàn)離子色。

石蕊和酚酞都是有機(jī)的弱酸和弱堿，，遇到酸堿后發(fā)生化學(xué)變化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)發(fā)生可逆變化，所以顏色也發(fā)生變化，指示劑有很多中，石蕊和酚酞只是其中變色范圍較理想的兩個(gè)。