宝玉石的颜色是由于宝玉石对不同波长的可见光选择性吸收的结果。这种选择性吸收常与宝玉石所含的化学成分、结构、电荷迁移以及其它物理效应有着成因联系。
一、过渡金属元素致色
元素周期表中原子序数为22的Ti到序号29的Cu这8个过渡金属元素占据的位置是连续的，这些元素在结构上的共同特点是价电子依次充填在次外层的d轨道中，过渡元素原子的价电子层构型通式为(n-1)d1-10ns1-2,因此，这些元素也称d区元素；另一个特点是在过渡金属元素中，由于次外层的d轨道和最外层的s轨道相连，且d轨道还未达到稳定的结构，使s电子和d电子都可以部分或全部参加成键，从而出现了过渡金属元素的一系列可变氧化数。这些过渡金属的离子一般都呈现颜色，这是因为d轨道上有未成对的单电子，这些电子的激发态和基态的能量比较接近，一般可见光的能量就可以使它们激发，因此这类离子大多具有颜色。
过渡元素的氧化态离子中成单d电子数及其离子颜色
离子 Ti3+ V2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+ Cu2+
成单d电子数 1 3 2 3 5 4 5 3 2 1
颜色 紫色 紫 绿 蓝绿 粉色 浅黄 棕 粉红 绿 蓝
这些元素在宝玉石中根据其含量比例分两类：
⑴ 自色宝玉石：是指由构成宝玉石的主要化学成分的元素所致色的宝玉石，如橄榄石，是由铁致色的，该宝石的化学分子式是(Mg,Fe)2SiO4。致色元素铁为该宝玉石的主要化学成分。下表是常见的自色宝玉石。
常见的自色宝玉石
致色元素 宝玉石 化学成分 颜色
铁 橄榄石 铁铝榴石 (Mg，Fe)2SiO4Fe3Al2 (SiO4)3 绿红
铬 钙铬榴石 Ca3Cr2 (SiO4)3 绿
铜 孔雀石硅孔雀石绿松石 Cu2Co3 (OH)2(Cu，Al)2H2Si2O5(OH)4·nH2OCuAl6 (PO4)4 (OH)8·5H2O 绿绿~蓝天蓝~绿
锰 锰铝榴石菱锰矿蔷薇辉石 Mn3Al2 (SiO4)3MnCO3MnSiO4 橙粉红~红粉红~红
⑵ 他色宝玉石：是指由宝玉石中所含的微量元素致色的宝玉石，如红宝石，其化学组成氧化铝(Al2O3),在很纯时为无色，若含有少量的铬，则为红色。宝玉石的致色元素除以上8种以外，还有一些痕量元素对宝玉石颜色影响较大，如稀土元素致色，铈呈黄色，钕呈蓝色等。下表是常见他色宝玉石。
常见的他色宝玉石
致色元 素 宝玉石 化学成分 颜色
铬 红宝石祖母绿变石尖晶石玉髓 Al2O3Be3Al2Si6O18BeAl2O4MgAl2O4SiO2 红绿红~绿红绿
铁 海蓝宝石碧玺尖晶石软玉 Be3Al2Si6O18(Na，K，Ca) (Al，Fe3+，Cr)6(BO3)3Si6O18(OH)4MgAl2O4Ca2(Mg，Fe)5(Si4O11)2(OH)2 蓝绿~褐黄绿
钒 坦桑黝帘石绿色绿柱石 Ca2Al3(SiO4)3(OH)Be3Al2Si6O18 紫~蓝绿
钛 蓝锥矿 BaTiSi3O9 蓝
一、过渡金属元素致色
元素周期表中原子序数为22的Ti到序号29的Cu这8个过渡金属元素占据的位置是连续的，这些元素在结构上的共同特点是价电子依次充填在次外层的d轨道中，过渡元素原子的价电子层构型通式为(n-1)d1-10ns1-2,因此，这些元素也称d区元素；另一个特点是在过渡金属元素中，由于次外层的d轨道和最外层的s轨道相连，且d轨道还未达到稳定的结构，使s电子和d电子都可以部分或全部参加成键，从而出现了过渡金属元素的一系列可变氧化数。这些过渡金属的离子一般都呈现颜色，这是因为d轨道上有未成对的单电子，这些电子的激发态和基态的能量比较接近，一般可见光的能量就可以使它们激发，因此这类离子大多具有颜色。
过渡元素的氧化态离子中成单d电子数及其离子颜色
离子 Ti3+ V2+ V3+ Cr3+ Mn2+ Fe2+ Fe3+ Co2+ Ni2+ Cu2+
成单d电子数 1 3 2 3 5 4 5 3 2 1
颜色 紫色 紫 绿 蓝绿 粉色 浅黄 棕 粉红 绿 蓝
这些元素在宝玉石中根据其含量比例分两类：
⑴ 自色宝玉石：是指由构成宝玉石的主要化学成分的元素所致色的宝玉石，如橄榄石，是由铁致色的，该宝石的化学分子式是(Mg,Fe)2SiO4。致色元素铁为该宝玉石的主要化学成分。下表是常见的自色宝玉石。
常见的自色宝玉石
致色元素 宝玉石 化学成分 颜色
铁 橄榄石 铁铝榴石 (Mg，Fe)2SiO4Fe3Al2 (SiO4)3 绿红
铬 钙铬榴石 Ca3Cr2 (SiO4)3 绿
铜 孔雀石硅孔雀石绿松石 Cu2Co3 (OH)2(Cu，Al)2H2Si2O5(OH)4·nH2OCuAl6 (PO4)4 (OH)8·5H2O 绿绿~蓝天蓝~绿
锰 锰铝榴石菱锰矿蔷薇辉石 Mn3Al2 (SiO4)3MnCO3MnSiO4 橙粉红~红粉红~红
⑵ 他色宝玉石：是指由宝玉石中所含的微量元素致色的宝玉石，如红宝石，其化学组成氧化铝(Al2O3),在很纯时为无色，若含有少量的铬，则为红色。宝玉石的致色元素除以上8种以外，还有一些痕量元素对宝玉石颜色影响较大，如稀土元素致色，铈呈黄色，钕呈蓝色等。下表是常见他色宝玉石。
常见的他色宝玉石
致色元 素 宝玉石 化学成分 颜色
铬 红宝石祖母绿变石尖晶石玉髓 Al2O3Be3Al2Si6O18BeAl2O4MgAl2O4SiO2 红绿红~绿红绿
铁 海蓝宝石碧玺尖晶石软玉 Be3Al2Si6O18(Na，K，Ca) (Al，Fe3+，Cr)6(BO3)3Si6O18(OH)4MgAl2O4Ca2(Mg，Fe)5(Si4O11)2(OH)2 蓝绿~褐黄绿
钒 坦桑黝帘石绿色绿柱石 Ca2Al3(SiO4)3(OH)Be3Al2Si6O18 紫~蓝绿
钛 蓝锥矿 BaTiSi3O9 蓝
