酚酞的變色原理與其分子結構及其在不同pH條件下的結構變化有關。酚酞是一種有機弱酸，其分子式爲C20H12O4。在弱酸性及中性環境下，酚酞以無色的內酯式結構存在。當遇到鹼性環境時，分子內的酯基水解，轉變爲紅色的醌式結構。這是因爲醌式結構中含有生色基，使得酚酞在鹼性條件下呈現粉紅色。隨着pH值的增加，酚酞可能進一步電離成紅色離子，這一過程是可逆的。當溶液中H+濃度增加時，酚酞的顏色會向無色方向轉變。在強酸性條件下，酚酞分子內的酯基也會水解，形成橘紅色的碳正離子結構。此外，在更高的pH條件下，氫氧根可以加成到酚酞的雙鍵上，破壞生色基，形成無色的羧酸鹽式結構。因此，酚酞在酸性溶液中呈無色，在鹼性溶液中呈紅色。
總結來說，酚酞的變色是由於其在不同pH條件下分子結構的改變，這些結構變化影響了分子中電子的躍遷和吸收光的波長，從而導致了顏色的變化。