Um schnell zu erkennen, welcher pH-Wert vorliegt, verwendet man Stoffe, die je nach dem pH-Wert der Lösung verschiedene Farbe besitzen.

Solche Stoffe nennt man Indikatoren (lateinisch "indicare" anzeigen). Chemisch handelt es sich um schwache Säuren oder Basen. Je nach dem pH-Wert der Lösung liegt entweder die Säure oder deren Anion, bzw. die Base und das Kation dazu vor. Säure / Base und das Ion dazu haben eine verschiedene Struktur.

Die Struktur des Indikators passt sich dem pH-Wert der Lösung an; z.B. in saurer Lösung liegt dann auch der Indikator als Säure vor. Diese verschiedene Struktur führt wegen des verschiedenen elektronischen Aufbaus zu verschiedener Farbe.

Wir haben kennengelernt, dass für schwache Elektrolyte ein Gleichgewicht vorliegt. Bei einem bestimmten pH-Wert liegen 50% Säure / Base und 50% Ion dazu vor. Diesen pH-Wert nennt man den Umschlagspunkt des Indikators. Etwa + 1 pH-Einheiten davon entfernt liegen dann überwiegend Säure / Base oder Ion vor. (Rechnerisch: Verhältnis 10:1 bzw. 1:10) Den pH-Bereich um den Umschlagspunkt nennt man auch den Umschlagsbereich oder das Umschlagsintervall. Diese Werte sind tabelliert! Ein Indikator hat demnach zwei verschiedene Möglichkeiten der Farbe (wobei auch einmal "farblos" vorkommen kann); im Umschlagsintervall beobachtet man Mischfarben der beiden Grenzfälle, dass der Indikator praktisch vollständig als Säure bzw. Base und als Ion dazu vorliegt.

Wenn man Gemische aus mehreren Indikatoren herstellt, kann man durch Überlagerung der einzelnen Farben eine Farbskala erreichen. Dies nennt man einen Universalindikator. In den pH-Papieren (Rolle) wird dies verwendet.

Beispiel: Methylrot - wir sehen eine "ziemlich komplizierte" organische Verbindung, 4-(Dimethylamino)-azobenzol-2'-carbonsäure.
Wegen der COOH-Gruppe ist dies eine schwache Säure.

ANMERKUNG (theoretisch, schwieriger!): Der scheinbar sehr geringe Unterschied der Struktur wirkt sich jedoch erheblich auf die Farbe aus.  In der organischen Chemie lernt man, dass die COO^--Gruppe eine Verlängerung des p-Systems verglichen mit der COOH-Gruppe bewirkt. p-Systeme sind der Hauptgrund, dass organische Verbindungen Farbe zeigen können. Eine Änderung des p-Systems ändert die Energieniveaus der Elektronen und durch die unterschiedliche Absorption von Licht entstehen die verschiedenen sichtbaren Komplementärfarben dazu.

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