酸碱指示剂一般是多元弱酸或多种多元弱酸的混合物，多元弱酸在不同的pH条件下会呈现不同的结构，因此可以实现随pH变化而变色的功能。

酚酞的变色原理

以酚酞为例，其分子式为C20H12O4，在弱酸性及中性环境下为下图中的第二种内酯式结构，也就是我们常见的无色的酚酞。当遇到碱时，分子内的酯基水解，转变为下图中的第三种醌式结构，可以发现其中含有基团，有没有觉得很熟悉呢？没错，它就是酚酞中的生色基，因此酚酞在碱性条件下可以呈粉红色。

事实上，酚酞的可能结构并不止这两种，在更高的pH条件下，氢氧根可以加成到酚酞的双键上，再次破坏了酚酞的生色基，形成下图中的第四种羧酸盐式结构，从而使酚酞再次恢复无色。此外，在强酸性条件下，分子内的酯基也会水解，形成下图中第一种碳正离子结构，该结构中虽然没有典型的生色基，但是由于中心碳原子采取的是sp2杂化，使得三个苯环处于同一平面内，形成了大的共轭体系，从而使得酚酞呈现出橘红色。

酚酞是一种有机弱酸，它在酸性溶液中，浓度较高时，形成无色分子。但随着溶液中H+浓度的减小，OH-浓度的增大，酚酞结构发生改变，并进一步电离成红色离子这个转变过程是一个可逆过程，如果溶液中H+浓度增加，上述平衡向反方向移动，酚酞又变成了无色分子。因此，酚酞在酸性溶液里呈无色，当溶液中H+浓度降低，浓度升高时呈红色。酚酞的变色范围是pH 8.0～10.0。
酚酞的醌式或醌式酸盐，在碱性介质中是很不稳定的，它会慢慢地转化成无色的羧酸盐式因此做氢氧化钠溶液使酚酞显色实验时，要用氢氧化钠稀溶液，而不能用浓溶液。

酚酞是一种弱有机酸，在pH＜8.2的溶液里为无色的内酯式结构，当pH＞8.2时为红色的醌式结构。 酚酞的醌式或醌式酸盐，在碱性介质中很不稳定，它会慢慢地转化成无色羧酸盐式；遇到较浓的碱液，会立即转变成无色的羧酸盐式。所以，酚酞试剂滴入浓碱液时，酚酞开始变红，很快红色退去变成无色。

酚酞和大多数指示剂一样，是一种有机酸，当与H+反应时，生成新的化合物有特定的颜色。因此可以指示PH值。 因为每种指示剂的PKa值不同，也就是其反应的范围不同，因此不同的指示剂有不同的范围。 关于指示剂的各种性质计算是二年级分析化学里的内容。 这是酚酞的化学式。紫色石蕊是从地衣中提炼出来的混合物，没有固定的化学式。

石蕊、酚酞等指示剂,其实各有各的pH值指示范围。 不一定就是遇到酸或碱会变色。 相关的指示剂，可以参阅《实用化工手册》

酸碱指示剂是一类在不同的pH值溶液中因其本身结构改变（不只是质子的转移，另有其余部分结构变化）而显示出不同颜色的化合物。 酸碱指示剂一般都是弱的有机酸或有机碱。
  在溶液发生解离，解离反应为可逆反应，其分子的颜色与其离子的颜色不同，当溶液的PH不同时，分子色和离子色所占的比例不同，若当在某一PH时，分子色浓度大于或等于离子色10倍时，此时呈现分子色，反之当离子色浓度大于或等于分子色10倍时，则曾现离子色。

石蕊和酚酞都是有机的弱酸和弱碱，，遇到酸碱后发生化学变化，导致结构发生可逆变化，所以颜色也发生变化，指示剂有很多中，石蕊和酚酞只是其中变色范围较理想的两个。