フェロセン
5員環内部の炭素–炭素結合の距離は1.40 Å、Fe–C結合の距離は2.04 Åである。X線結晶構造解析(単斜晶系空間群)は、2つのCp環が互い違いのねじれ配座を取っていることを示しているが、気相電子回折と計算研究によって、気相では2つのCp環はエクリプス(重なり)配座を取っていることが明らかにされている。ねじれ配座は結晶充填のために凝集相において最も安定であると考えられている。ねじれ配座の点群はD5d、エクリプス配座の点群はD5hである。
2つのCp環はCp(重心)–Fe–Cp(重心)軸の周りを低障壁で回転する。これは、HならびにC核磁気共鳴分光法を用いたフェロセンの置換誘導体の測定によって観測されている。例えば、メチルフェロセン(CH3C5H4FeC5H5)はC5H5環について一重線を示す。
フェロセンの中心にある鉄原子は、通常+2の酸化状態を取っていることがメスバウアー分光法により示されている。一方、2つのシクロペンタジエニル環はそれぞれ−1の負電荷を帯びているが、これはシクロペンタジエンがアニオンとなることで生じた余剰電子が、5つのπ軌道に分散することでシクロペンタジエン環が6π電子系となり、その結果環が芳香族性を帯び安定性が増すためである。これらのπ電子によりシクロペンタジエニル環は中央の金属と共有結合を形成しており、Feの6つのd電子と併せ、18電子則を満たす錯体を形成している。このためフェロセンは特に安定である。