原子是有顏色的嗎？ 物質的顏色是由什麼決定的？ 只憑化學式可以判斷這種物質的顏色嗎？

我本認為和元素和空間結構有關，但同是鐵元素，二價和三價顏色不就不同嗎？

知識少，如果問題很傻請見諒。。

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本回答原載2017年5月26日，中科院物理所微信公眾號周五問答專欄 ，量子計算機將如何改變世界？| No.58，第6題。

離子之所以表現色彩，是因為其允許特定能量的電子躍遷、吸收特定頻率的光，且該頻率恰好處在可見光範圍內。裸離子在溶液中易與H2O及其他分子或離子形成配合離子。以Fe2+和Fe3+的水合離子為例，其中有3個蝴蝶狀軌道dxy，dxz，dyz，1個花生狀軌道dz2，1個餅狀軌道dx2-y2，6個水分子以八面體形式包圍了中心的鐵離子，這樣會導致怎樣的結果呢？3個蝴蝶狀軌道所處的幾何環境相同，其電荷分布密集區巧妙地避開了周圍的H2O分子，相安無事地插在了間隙位置，從而具有較低的能量；而花生狀軌道的兩頭、餅狀軌道的外圍卻與H2O分子頭碰頭，相互排斥，從而具有較高的能量。最終，5個d 軌道發生能級分裂，成為高低兩組，能量差恰好處在可見光範圍內，電子在兩組d軌道間躍遷產生顏色。同種元素的不同離子，電荷越高則分裂能越大，產生的顏色就會不同。其中Fe2+對應的分裂能較小，吸收的光子能量相對較低，處在紅光區，故顯現與其互補的淺綠色；而Fe3+對應的分裂能稍大，吸收的光子能量相對較高，處在橙黃光區，故顯現與其互補的淺紫色。另外，溶液中的其它離子也可替換部分H2O分子與中心離子配合，且影響分裂能的大小，引起顏色變化。例如在溶液pH值&>1時，[Fe(H2O)6]3+的2個H2O被OH- 替換，並發生二聚化，顏色從淺紫色變為黃棕色、紅棕色。而在FeCl3溶液中，4個水分子被Cl-離子替換，形成FeCl4(H2O)2-,顯現黃色。

抄襲預警： 該題目下的 @GingerRomeo Lee長期盜用我們團隊的答案，自詡「知識運營商」，無視社區規範，大量抄襲，幾乎是我們每周五一經發布，就在知乎中相關話題下粘貼我們的答案盜為己用。我們是一個接近二十位本碩博學生和專職老師組成的校園社團，每周花費大量時間回答網友提問、細心科普、辛苦付出，卻有這樣的人惡意抄襲。還請大家明辨是非，幫助我們積極舉報！

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我不是大佬，知識有限，大概就是根據學的藍皮以及結構來說吧

很多化合物的顏色來源於躍遷

藍皮下有一部分講過渡金屬，提到過

一般來說，當原子內部的點子發生躍遷的時候，需要吸收能量（某一段的光譜，諸如此類），比如有d－d躍遷的，這樣產生的顏色較淺，如水溶液中鈷離子

還有一種也是在水溶液中，有大量原子團存在的情況下，比如說高錳酸根

在原子團中會發生「核移」，也就是電荷轉移。

比如說高錳酸根，氧原子上的負電荷可以向其他原子上轉移

這一過程會使原子吸收能量（較多）

因此這樣的大原子團顏色較深，又如普魯士藍中的陰離子［Fe(CN)6］4-（應該是這個）

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答主最近在看Mark Fox教授的《Optical Properties of Solids》，來隨意答一答。

PS：高中生水平有限，有錯誤歡迎指正批評，謝謝！

拋開第一個問題，我們先看第二個問題：物質的顏色是由什麼決定的？ 簡而言之，是人視網膜接收到的光決定了我們看到的物體的顏色。因此除去照射物體的光不談，實際上是物體的復相對介電常數決定了物體的復折射率、反射係數、吸收係數、消光係數。。。進而與溫度、物體厚度、物體形狀等等決定了物體反射光的光強以及被吸收的光也就決定了我們看到的「物體顏色」。

返回來看第一個問題，答主最近在做關於量子點（一種准零維半導體材料）的實驗：納米尺度下某些半導體「原子團」的量子限域效應會使費米能級附近的電子能級由連續態分裂成分立能級，影響光的顏色。這應該也算是「原子的顏色」吧。

實驗的效果會非常有趣，如下圖

這也反映了只憑化學式是不能判斷物質的顏色的。

歡迎大家贊啊(? ???ω??? ?)

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顏色的感覺本質上是人眼對波長處於大約390~780nm範圍內的電磁波（光）的光化學反應。我們通常所說的某種物質/物體的顏色，是指白色自然光源下該物質反射或透射的光的混合效果；通常所說的某種光源的顏色就是它發出的光的混合效果，包括熒光光源。這兩種情況的光的波長（頻率）本質上都與物質分子/離子/原子的能級結構有關。有所不同的是前者是電子吸收某些色光（特定能量的光）以實現躍遷（激發），我們所見是白光中剩餘的色光；而後者是在電子被激發後（內能、化學能甚至外來光的光能）回歸基態時釋放的光。

對於（氣態）原子，我想吸收光譜和發射光譜就可以算和原子顏色有關吧，雖然通常沒有這個提法。原子發射光譜雖然是線狀譜，但還是可以混合出顏色感；而吸收光譜與之互補，因而還是只能看到白色。

配離子、染料分子、常態物質的能級結構則遠比氣態原子複雜，因此它們的吸收光譜是連續譜，某些波段的吸光度明顯大於其他，因此會呈現這些波段的互補色。

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顏色的本質是反射光，不同顏色表示不同頻率，二價鐵和三價鐵顏色不同是因為電子躍遷能級不同

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顏色從根本上說就是原子內部電子結構導致的，玻璃為什麼透明？因為這種狀態下光子打進去不被吸收，沒有發生躍遷，而有的則會吸收某種光電子的能量，所以其餘的就被反射了，

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部分化合物可以通過分子結構預測顏色。

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為什麼我想起了某年高考題目：電鏡下蝴蝶的翅膀是黑白的

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