Nelle soluzioni acide la fenolftaleina esiste nella sua forma protonata, che è incolore. La forma protonata della fenolftaleina ha una struttura chimica in cui il gruppo ossidrile (-OH) sull'atomo di carbonio centrale viene protonato, formando un gruppo -OH2+. Questa protonazione impedisce la formazione dell'anione colorato.
Quando la fenolftaleina viene aggiunta ad una soluzione alcalina, l'elevata concentrazione di ioni idrossido (OH-) provoca la rimozione del protone sul gruppo ossidrile. Questa deprotonazione porta alla formazione dell'anione fenolftaleina, che ha un colore rosa-rosso. L'anione fenolftaleina ha una carica negativa delocalizzata che si estende sulla molecola, determinando l'assorbimento della luce nella regione visibile dello spettro, conferendole il colore rosa-rosso.
Il cambiamento di colore della fenolftaleina nel pH alcalino è il risultato dell'equilibrio chimico che esiste tra le forme protonata e deprotonata del composto. A valori di pH più alti l'equilibrio si sposta verso la forma deprotonata, portando ad un colore rosa-rosso più intenso.
In sintesi, la fenolftaleina cambia colore a pH alcalino a causa della deprotonazione del gruppo ossidrile, che porta alla formazione dell'anione fenolftaleina colorato. Questo cambiamento nella struttura molecolare provoca l'assorbimento della luce nella regione visibile, conferendo alla soluzione un colore rosa-rosso.
