我們知道，物質的顯色是物質對光線作用的結果。當日光照射到物體上後，物體對入射光的作用有下面幾種情況：

1、若物體将入射光全部吸收，則該物質顯黑色；

2、若物體将入射光全部反射，則該物質顯白色；

3、若物體讓入射光全部透過，則該物質顯無色；

4、若物體對入射光有選擇地吸收一部分，則物質顯示與該部分光互補的光的顔色。

過渡元素離子顯色的原因是很複雜的，除了遵循上述一般的顯色規律外，還與過渡金屬離子的結構有關，主要和過渡元素離子中的d電子有關，下面就依離子中d電子是否配對讨論如下：

（1）當過渡金屬離子有未成對的d電子時，這些未成對的電子的基态與激發态的能量差較小，很易吸收可見光中一定波長的光而被激發到高能量的狀态，即使d電子從能量較低的d軌道激發到了能量較高的軌道上去，而這些被吸收的光則好象從入射光中減掉了，剩下來的那部分可見光則被反射出來，該離子就顯出反射的各種色光組合成的光的顔色。大多數過渡元素離子的d亞層都有未成對的電子，所以過渡元素的離子往往顯示顔色。

下面列出第四周期過渡元素離子中的未成對電子數及水合離子的顔色來進一步說明。

離 ............子 ...Sc3 .. Ti3 ..V2 ..V3

未成對d電子.... 0........ 1 .......3 .......2

顔........... 色.....無 .....紫紅 ...紫 ......綠

離 ............子...Cr3 ... Mn2 .. Fe2 .. Fe3

未成對d電子.....3......... 5 ..........4 .........5

顔........... 色 ...藍綠.....粉紅 ....淺綠 .....黃

離 ............子...Co2 ..Ni2 ..Cu2 .. Zn2

未成對d電子.....3 ........2 .........1 .........0

顔........... 色...粉紅..... 綠....... 藍........ 無

（2）當過渡金屬離子的d電子均已配對時，其外圍電子層排布為d0、d10、d10s2，此時，離子的結構是穩定的，它們中d電子處于基态的能量和激發态的能量相差較大，不容易吸收可見光，因而使這樣的離子不顯顔色。如過渡元素中的Sc3 、Ag 、Zn2 等離子，其d亞層沒有未成對的電子，所以，這些離子通常無色。其次，主族元素的離子，如K 、Ca2 、Na 、Mg2 等，它們沒有d電子，所以，主族金屬元素的離子也常顯無色。

從上述讨論可見：過渡元素的離子結構中含有未成對的d電子是大多數過渡元素的離子帶有顔色的根本原因。所以說這些顔色跟過渡金屬離子的結構有關系。