石蕊試液中主要成分是一種有機弱酸，在不同的pH條件下（即酸鹼性不同的條件下）其電離的程度不同.若以HL表示石蕊的結構（H是氫，L是酸根），則其電離方程式為：
HL=[可逆]=(H +)+(L -)【即石蕊分子可逆地電離成為氫離子和酸根離子】
其中石蕊分子HL能使溶液顯示紅色，而L -則使溶液顯示藍色.
當向石蕊試液中加入酸性溶液時，溶液中H +（氫離子）濃度增大，使上述平衡左移，溶液中HL分子濃度大於L -離子濃度，因此溶液變紅反之亦然.這涉及到化學平衡理論以及平衡移動原理.
簡單地説，你可以大致理解為：酸性環境下，溶液中紅色物質濃度大於藍色物質濃度鹼性時相反中性左右時濃度相當，因此顯紫色.
但是能使石蕊試液變色的溶液其pH也是有一定範圍的，一般在5.8.0間.
石蕊和酚酞都是酸鹼指示劑，它們是一種弱的有機酸。在溶液裏，隨着溶液酸鹼性的變化，指示劑的分子結構發生變化而顯示出不同的顏色.石蕊(主要成分用HL表示)在水溶液裏能發生如下電離： HL紅色 H+ L-藍色在酸性溶液裏，紅色的分子是存在的主要形式，溶液顯紅色在鹼性溶液裏，上述電離平衡向右移動，藍色的離子是存在的主要形式，溶液顯藍色在中性溶液裏，紅色的分子和藍色的酸根離子同時存在，所以溶液顯紫色。石蕊能溶於水，不溶於酒精，變色範圍是pH 5.0～8.0。
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