A cor das pedras preciosas decorre da presença de íons na estrutura química dessas gemas. O rubi tem a cor vermelha em razão da presença de íons Cr³⁺, e as safiras apresentam cores variadas atribuídas aos íons Co²⁺ e Fe²⁺, dentre outros. A distribuição eletrônica desses íons obedece ao princípio da energia mínima. Assim, os elétrons são colocados nos subníveis de menor energia no átomo.