ウラニルイオン
ウラニルイオンは直線形の対称的な構造で、U-O 結合長はそれぞれ約180 pmである。この短い結合長はウラン原子と酸素原子の間に多重結合性があることを示している。ウラン(VI)はラドンと同じ電子配置をもつため、U-O 結合を形成するために使われる電子は酸素原子から供給される。電子はウラン原子の空の原子軌道に供与される。最もエネルギーの低い空軌道は7s、5f、6d軌道である。原子価結合法において、σ結合は d z 2 {\displaystyle d_{z^{2}}} 軌道と f z 3 {\displaystyle f_{z^{3}}} 軌道を使ってつくられるsd、sf、df混成軌道によって形成されると考えられる。結合に使われたd軌道またはf軌道は二重縮重しているため、U-O 結合次数は全体として3である。
ウラニルイオンは常に他の配位子と結合している。最もよく見られるのは、O-U-O 結合と直交する平面に存在する配位子、いわゆるエカトリアル配位子がウラン原子を通して結合する配置である。