Окраска комплексов переходных металлов связана с их электронной структурой и взаимодействием с видимым светом. Основные причины окраски и роль d-электронов в этом процессе можно объяснить следующим образом:

d-электроны и их конфигурация: Переходные металлы имеют d-орбитали, которые могут содержать от 1 до 10 электронов. Эти d-электроны играют ключевую роль в поглощении света. В свободном состоянии $безлигандов$ d-орбитали имеют одинаковую энергию $называютсядегенерированными$.

Лигандное селективное расщепление уровня энергетических орбиталей: При образовании комплексов с лигандами $молекулыилиионы$, связывающимися с металлом, d-орбитали подвергаются расщеплению. В зависимости от симметрии комплекса $например,октаэдрическойилитетраэдрической$ уровни энергии d-орбиталей смещаются: некоторые орбитали становятся более высокоэнергетическими, а другие — более низкоэнергетическими.

Поглощение света: Когда белый свет проходит через комплекс переходного металла, определённые длины волн $цвета$ поглощаются, а другие — отражаются или рассеиваются. Поглощаемая длина волны соответствует разнице энергии между расщепленными d-орбиталями. Согласно уравнению Эйнштейна $E=h\nu$ $где(E)—энергия,(h)—постояннаяПланка,а(\nu )—частотасвета$, поглощение света происходит, когда энергия фотонов совпадает с энергией разделения уровней d-орбиталей.

Цвет комплекса: Цвет наблюдаемого света определяется длиной волны, которая не поглощается комплексом. То есть, если комплекс поглощает свет в синей области спектра, он будет выглядеть желтым (так называемое "пополнение цвета"). Этот принцип использует особенности д–электронных переходов, которые происходят в д-орбиталях при поглощении света.

Таким образом, окраска комплексов переходных металлов объясняется конфигурацией д-электронов, расщеплением уровней энергии под действием лигандов и специфическими переходами между d-орбиталями при взаимодействии с видимым светом.