原因是二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸使石蕊試液變紅，二氧化碳通入紫色石蕊試液中，碳酸顯酸性，使紫色石蕊試液變紅，紫色試劑是石蕊試劑，石蕊能部分地溶于水而顯紫色，是一種常用的酸堿指示劑，變色范圍是pH=4.5-8.3之間，在酸堿溶液的不同作用下發生共軛結構的改變而變色，主要成分為石蕊精,還有生物堿、紅粉苔酸和苔紅素。

紫色石蕊試液的變色范圍在溶液中，隨著溶液酸堿性的變化，石蕊的分子結構發生改變而呈現出不同的，紫色石蕊試液的變色范圍在pH=5.0-8.0之間，具體變色效果如下：在酸性溶液里，分子是其存在的主要形式，使溶液呈紅色；在堿性溶液里，石蕊水解發生的電離平衡向右移動，電離產生的酸根離子是其存在的主要形式，故使溶液呈藍色；在中性溶液里，分子和酸根離子共存，因而溶液呈紫色。

酸堿指示劑通常為有機弱酸或有機弱堿，變色原理是由于分子和電離出來的離子的結構不同，因此分子和離子的顏色也不同，在不同的PH值溶液里，由于分子的濃度不同，因此顯示出來的顏色也就不同，例如石蕊是一種有機弱酸，是實驗室一種常用的指示劑，可用HIn來表示石蕊分子，由于石蕊的變色不明顯，且變色范圍過寬，所以不用作酸堿中和滴定的指示劑。