石蕊和酚酞是常用酸碱指示剂，它们都是弱的有机酸。在溶液里，随着溶液酸碱性的变化，指示剂的分子结构发生变化而显示出不同的颜色。
石蕊能溶于水，不溶于酒精，变色范围是pH为5.0～8.0。石蕊(主要成分用HL表示)在水溶液里能发生如下电离：
在酸性溶液里，红色的分子是存在的主要形式，溶液显红色;在碱性溶液里，上述电离平衡向右移动，蓝色的离子是存在的主要形式，溶液显蓝色;在中性溶液里，红色的分子和蓝色的酸根离子同时存在，所以溶液显紫色。
酚酞的变色范围是pH为8.0～10.O。在酸性溶液中，H+浓度较高时，它形成无色分子;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，如下式所示：
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，OH-浓度升高时呈红色。
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，如下式所示：
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。