Los indicadores ácido-base son sustancias que experimentan un cambio de color apreciable al variar suficientemente el pH de la disolución en que se encuentran. Desde el punto de vista molecular, son ácidos o bases débiles que se caracterizan por tener distinto color el ácido que su base conjugada. Se trata de disoluciones de ciertos colorantes orgánicos de estructura compleja.

Para explicar el mecanismo de funcionamiento de estos indicadores, considera el indicador HIn (ácido débil), que en disolución acuosa establece el siguiente equilibrio:

Imagen 16 Belkhir, Creative commons

Como en agua coexisten los dos especies químicas, HIn de color₁ y In^- de color₂, resulta que se ve el color de la mezcla de ambas, dependiendo de las cantidades relativas que haya de una forma o de la otra. Ahora bien, en disoluciones ácidas, al ser grande la [H₃O⁺], el equilibrio anterior está muy desplazado hacia la izquierda, con lo que hay mucha cantidad de HIn y poca de In^-, con lo que dominará el color de la forma ácida, color₁.

¿Qué ocurrirá al añadir una base a la disolución? Se combinará con los iones [H₃O⁺] y se reducirá mucho su concentración. El equilibrio se desplaza hacia la derecha, con lo que el indicador vira al color₂.

Para que se aprecie bien el cambio de color, las concentraciones de la forma ácida, HIn, y de la forma básica, In^-, deben ser suficientemente diferentes (unas diez veces mayor una que otra). Para ello es necesario que cambie bastante la [H₃O⁺]. Es decir, que el cambio de color se produce en un intervalo de pH de entre una y tres unidades de pH.

En la imagen puedes ver el cambio de color del azul de bromotimol a la izquierda, y de la fenolftaleína a la derecha, en disoluciones ácida, neutra y básica, respectivamente.