I sura lösningar finns fenolftalein i sin protonerade form, som är färglös. Den protonerade formen av fenolftalein har en kemisk struktur där hydroxylgruppen (-OH) på den centrala kolatomen protoneras och bildar en -OH2+-grupp. Denna protonering förhindrar bildandet av den färgade anjonen.
När fenolftalein tillsätts till en alkalisk lösning gör den höga koncentrationen av hydroxidjoner (OH-) att protonen på hydroxylgruppen tas bort. Denna deprotonering leder till bildandet av fenolftaleinanjonen, som har en rosa-röd färg. Fenolftaleinanjonen har en delokaliserad negativ laddning som sträcker sig över molekylen, vilket resulterar i absorption av ljus i det synliga området av spektrumet, vilket ger den den rosa-röda färgen.
Färgförändringen av fenolftalein i alkaliskt pH är ett resultat av den kemiska jämvikten som finns mellan de protonerade och deprotonerade formerna av föreningen. Vid högre pH-värden skiftar jämvikten mot den deprotonerade formen, vilket leder till en mer intensiv rosa-röd färg.
Sammanfattningsvis ändrar fenolftalein färg i alkaliskt pH på grund av deprotoneringen av hydroxylgruppen, vilket leder till bildandet av den färgade fenolftaleinanjonen. Denna förändring i molekylstruktur resulterar i absorption av ljus i det synliga området, vilket ger lösningen en rosa-röd färg.
