离子的颜色lizi de yanse

光和物质发生作用而产生颜色，从物理性质看，颜色往往与物质的聚集状态、粒度大小有关。如，粒状HgO显红色，研细了就显黄色； 金属片有光泽，但金属粉末一般为黑色；气态F₂,Cl₂,Br₂,I₂比固态时颜色浅。从化学性质看，颜色与物质组分元素的离子的电子层结构有关，凡是含有自旋平行电子的离子，即具有d^1-9和f^1-13结构的离子 (周期表中的过渡元素、镧系和锕系元素) 一般都具有一定颜色。
关于过渡元素离子化合物及其水溶液的颜色以Fe²⁺ 与Fe³⁺的水溶液颜色为例，用配合物的晶体场理论解释如下：
铁（及其他金属）的d轨道有5种，即d_xz,d_yz,d_xy,d_x2-y2和d_z²。这5种轨道的能量本来是相等的，当带有负电荷的配位体 （如极性水分子的负端） 接近铁离子时，由于静电场的作用，使这5种d轨道的能量发生不同程度的变化。当6个水分子，分别沿±x,±y,±z的方向向铁离子接近形成八面体形水化离子时，d_z²和d_x²-y²轨道与水分子处于迎头相碰的状态，这两个轨道上的d电子受静电排斥作用较大，因而能量较高，而其余3个d轨道的电子云正好插在水分子的空隙中间，因而能量较低。即本来能量相等的d轨道分裂为两组，一组是能量较高的d_z²,d_x²-y²; 另一组是能量较低的d_xy,d_xz,d_yz，这两组d轨道没有充满电子，电子可在两者之间跃迁，跃迁所需能量相当于可见光的波数。跃迁能量数值与金属离子的价数有关，如 Fe(H₂O)²⁺₆(3d⁶)为10 400cm^-1,Fe(H₂O)³⁺₆(3d⁵)为13 700cm^-1。因为跃迁时吸收了不同波段的光，所以显示不同的颜色 （显示未被吸收那部分光的颜色）。Fe(H₂O)³⁺₆的电子跃迁所需能量大，吸收了短波光，故显示较长波长光的颜色 （黄色） 。跃迁所需能量除与离子价数有关外，还与配位体场的强弱等因素有关，故铁与其他配位体配合时颜色会发生变化。
离子极化也是生色原因之一。Ag⁺和I^-都是无色的，但AgI是黄色的，这是离子极化的结果。极化以后，电子能级随之改变，使基态与激发态的能量差变小，因而能吸收可见光而变为有色。极化作用的大小，与阳离子的极化力和阴离子的变形性有关。阳离子的电荷越高，半径越小，极化能力越强。所以高价金属的化合物颜色较深。以K⁺,Ca²⁺,Sc³⁺,Ti⁴⁺,V⁵⁺,Cr⁶⁺,Mn⁷⁺为例，它们均具有八电子外层，Mn⁷⁺的电荷最高，半径最小，K⁺电荷最低，半径最大，故它们的氧化物颜色随极化作用加强而变深。如：
K2_O（白）,CaO（白）,Sc₂O₃（白）,TiO₂（白）,V₂O₅（橙）,CrO₃（暗红）,Mn₂O₇（绿紫）,TiO²⁺（无色）,VO^-₃（黄）,CrO^2-₄（黄）,MnO^-₄,（紫）对阴离子来说半径越大，变形性越大，卤素离子中变形性的次序为I^->Br^->Cl^->F^-，故碘化物常有较深的颜色，溴化物颜色较浅。如：
PbF₂（白）,PbCl₂（白）,PbBr₂（白）,PbI₂（黄）
MgF（白）,AgCl（白）,AgBr（淡黄）,AgI（黄）因为S^2-比O^2-容易极化，O^2-比OH^-容易极化，所以相同阳离子的硫化物比氧化物色深，氧化物又比氢氧化物色深。如：
PbS（黑）,PbO（黄红）,Pb(OH)₂（白）
金属阳离子形成配离子也能产生颜色，例如，无水CuSO₄无色，它在溶液中形成 〔Cu(H₂O)₄〕 ²⁺而显蓝色，加入盐酸后形成CuCl^2-₄ （黄色） 溶液的组合颜色为绿色。〔Co(H₂O)₆〕²⁺粉红色，〔Co(NH₃)₆〕²⁺桔黄色，K₄[Fe(CN〕₆] 黄血盐
显黄色，K₃[〔FeCN)₆ ]（赤血盐）显深红色。各配位体对中心离子影响大小，遵循如下顺序：
I^-
--< F^-2O2O^2-₄<吡啶32-₂-，一般来说，配位体对中心离子影响大的使配合物颜色变深。
一般无机物是随温度升高而颜色变深，这是因为温度升高时基态与激发态的能量趋于接近的缘故，例如，AgI低温时显白色，室温时显浅黄色，高温时显洋红色； PbI2室温时显橙黄色，加热可变为红黄色，再加热变为砖红色，加热到高温时呈红棕色。
综上所述，各种物质显示颜色的根本原因，是由于物质吸收了可见光区中某些特定波长的光。物质能吸收光，是由于成分元素的原子中电子吸收了光能，由一个轨道跳到另一个轨道，即由基态跳到激发态，也就是电子被激发了。所以只要基态与激发态的能量差等于可见光的光能，就会吸收光而显色。能量差越小显色越深。许多物质因为基态与激发态能量差很大，只有吸收紫外光才被激发，这样虽然它们吸收了光，但也看不到颜色，因为它吸收的不是可见光。原子中有未被利用的价电子时这个电子不稳定，极化了离子，由于电子轨道的变形也变得不稳定，电子容易吸收光而跳到高能级。凡是由于光吸收而产生颜色的，不论引起光吸收的原因如何，都是使电子轨道不稳定，变得容易激发，而伴随着可见光的吸收，就要产生或深或浅的颜色变化。
物质产生颜色的理论至今还不完善，还有待进一步研究。