在水中有颜色的金属离子往往是过渡金属离子。
因为过渡金属有一个未充满的价壳层 d 轨道，所以过渡金属往往有不止一种氧化态。当过渡金属离子与中性或带负电的配体结合时，它们会形成所谓的过渡金属配合物。配体通过共价键或配位键与中心离子结合。常见配体包括水、氯离子和氨。
当一个配合物形成时，因为有些电子更靠近配体，过渡金属离子的 d 轨道形状会发生变化，这样就会发生 d 轨道的分裂：有些 d 轨道进入高能级，而另一些则进入低能级。这样就形成了一个能隙。电子可以吸收光子，从低能级跃迁到高能级。被吸收的光子的波长取决于能隙的大小。（这就是为什么 s 和 p 轨道发生分裂时不会产生有色复合物。因为形成的能隙比较宽，吸收的光子处于紫外区域，肉眼观察不到。）
另外，过渡金属由于具有未充满的价壳层 d 轨道，所以有人将锌、镉、汞排除在过渡金属之外，因它们有充满的价壳层 d 轨道。根据化学常识我们知道，Zn2+在水中是无色的，这与其 d 轨道充满了电子有关。
By 重光 中科院物理所
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