pH试纸的应用是非常广泛的，pH的反应原理是基于pH指示剂法，一般的pH分析试纸中含有甲基红[pH4.2(红)~6.2(黄)]，溴甲酚绿[pH3.6(黄)~5.4(绿)]溴百里香酚蓝[6.0(黄色)~7.6(蓝色)]，这些混合的酸碱指示剂适量配合可以反映pH4.5~9.0的变异范围。

以酚酞在不同酸碱条件下变色规律为例说明PH试纸的变色原理:

把酚酞滴入浓H₂SO₄，呈现橙色，不论振荡多长时间，其颜色都不变。若把该橙色液配入大量水中，得无色液。酚酞滴入稀NaOH溶液呈紫红色，将酚酞滴入浓NaOH溶液(浓度大于2mol/l)，开始时浓NaOH溶液表面酚酞滴入处会出现一些紫红色、略加振荡紫红色立即消失。其实，这是酚酞在不同的酸碱条件下，因其结构的改变而呈现4种相应的变色情况。

H₂O+ H₂O=H₃O⁺ + OHˉ

由于水合氢离子(H₃O⁺)的浓度是与氢离子(H⁺)浓度等同看待，上式可以简化成下述常用的形式:

H₂O=H⁺ + OHˉ

此处正的氢离子人们在化学中表示为" 离子"或"氢核"。水合氢核表示为"水合氢离子"。负的氢氧根离子称为"氢氧化物离子"。

利用质量作用定律，对于纯水的离解可以找到一平衡常数加以表示:

由于水只有极少量被离解，因此水的克分子浓度实际为一常数，并且有平衡常数K可求出水的离子积KW。

KW=K×H₂O KW = H₃O⁺·OH⁺=10ˉ⁷·10ˉ⁷=10ˉ¹⁴mol/l(25℃)

也就是说，对于一升纯水在25℃时存在10ˉ⁷摩尔氢离子和10ˉ⁷摩尔OHˉ离子。

在显中性溶液中，氢离子 和氢氧根离子OHˉ的浓度都是10ˉ⁷mol/l。

如:

假如有过量的氢离子 ，则溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氢离子游离的物质。同样，如果氢离子 并使OHˉ离子游离，那么溶液就是碱性的。所以，给出 值就足以表示溶液的特性，呈酸性碱性，为了免于用此克分子浓度负冥指数进行运算，生物学家泽伦森(Soernsen)在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替，并定义为"pH值"。数学上定义pH值为氢离子浓度的常用对数负值。

因此，pH值是离子浓度以10为底的对数的负数:

酸性 < 中性 < 碱性