ยูรานิลไอออนเป็นออกซิแคทไอออนของยูเรเนียมที่มีสูตรUO₂²⁺ ₂ยูรานิลเป็นรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุดของยูเรเนียม(VI) ยูรานิลเป็นเส้นตรงที่มีพันธะ U–O สั้น 2 พันธะ ยาว 180 พิโคเมตร [ ^{1 ] สารประกอบ} ยูรานิลที่สำคัญบางชนิด ได้แก่ยูรานิลไนเตรตและยูรานิลคลอไรด์หลาย ชนิด

ไอออนยูรานิลเป็นเส้นตรงและสมมาตร โดยเฉพาะอย่างยิ่งจัดอยู่ในกลุ่มจุด D _∞h ^{[ 2 ]}โดยมีความยาวพันธะ U–O ประมาณ 180 pm ความยาวพันธะบ่งชี้ถึงการมีพันธะหลายพันธะระหว่างอะตอมยูเรเนียมและออกซิเจน เนื่องจากยูเรเนียม(VI) มีการจัดเรียงอิเล็กตรอน เหมือนกับ ก๊าซเฉื่อยก่อนหน้าคือเรดอนอิเล็กตรอนที่ใช้ในการสร้างพันธะ U–O จึงมาจากอะตอมออกซิเจน อิเล็กตรอนถูกบริจาคเข้าไปในออร์บิทัลอะตอม ว่าง บนอะตอมยูเรเนียม ออร์บิทัลว่างที่มีพลังงานต่ำที่สุดคือ 7s, 5f และ 6d ในแง่ของทฤษฎีพันธะวาเลนซ์พันธะซิกมาอาจเกิดขึ้นได้โดยใช้ d _{z ²}และ f _{z ³}เพื่อสร้างออร์บิทัลไฮบริด sd, sf และ df ( แกน zผ่านอะตอมออกซิเจน) (d _xz , d _yz ) และ (f _{xz ²}และ f _{yz ²} ) อาจใช้ในการสร้างพันธะไพเนื่องจากคู่ของออร์บิทัล d หรือ f ที่ใช้ในการสร้างพันธะมีการเสื่อมสภาพสองเท่าจึงเทียบเท่ากับอันดับพันธะโดยรวมสาม^{[ 3 ]}

ไอออนยูรานิลมักจะเกี่ยวข้องกับลิแกนด์อื่นๆ การจัดเรียงที่พบได้บ่อยที่สุดคือลิแกนด์ที่เรียกว่าลิแกนด์เส้นศูนย์สูตรจะอยู่ในระนาบที่ตั้งฉากกับเส้น O–U–O และผ่านอะตอมยูเรเนียม ในกรณีที่มีลิแกนด์สี่ตัว เช่นใน [UO ₂ Cl ₄ ] ²⁻ยูเรเนียมจะมี สภาพแวดล้อม ทรงแปดเหลี่ยม ที่บิดเบี้ยว ในหลายกรณีมีลิแกนด์มากกว่าสี่ตัวอยู่ในเส้นศูนย์สูตร^{[ 5 ]}

ในยูรานิลฟลูออไรด์_UO₂F₂อะตอมของยูเรเนียมจะมีเลขโคออร์ดิเนชัน_{เท่ากับ} 8 โดยการสร้างโครงสร้างชั้นที่มีอะตอมออกซิเจนสองอะตอมในรูปแบบยูรานิล และไอออนฟลูออไรด์หกไอออนเชื่อมระหว่างกลุ่มยูรานิล โครงสร้างที่คล้ายกันนี้พบได้ใน α- ยูเรเนียมไตรออกไซด์โดยมีออกซิเจนแทนที่ฟลูออไรด์ ยกเว้นในกรณีนั้น ชั้นต่างๆ จะเชื่อมต่อกันโดยการใช้ร่วมกันของอะตอมออกซิเจนจาก "กลุ่มยูรานิล" ซึ่งระบุได้จากระยะห่าง U–O ที่ค่อนข้างสั้น โครงสร้างที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นในยูราเนต บางชนิด เช่น แคลเซียมยูราเนต CaUO₄ _ซึ่งอาจเขียนได้เป็น Ca(UO₂ ₎ O₂ _{แม้ว่า}โครงสร้างจะไม่มีกลุ่มยูรานิลที่แยกเดี่ยวก็ตาม^{[ 6 ]}

สีของสารประกอบยูรานิลเกิดจากการถ่ายโอนประจุจากลิแกนด์ไปยังโลหะที่ประมาณ 420 นาโนเมตร ซึ่งอยู่บริเวณขอบสีน้ำเงินของสเปกตรัมที่มองเห็นได้ [ ^{7 ] [ 8 ] ตำแหน่ง}ที่แน่นอนของแถบการดูดกลืนและ แถบ NEXAFSขึ้นอยู่กับลักษณะของลิแกนด์ในระนาบเส้นศูนย์สูตร^{[ 9 ]}สารประกอบที่มีไอออนยูรานิลมักจะมีสีเหลือง แม้ว่าบางสารประกอบจะมีสีแดง ส้ม หรือเขียว^{[ 10 ]}

สารประกอบยูรานิลยังแสดงการเรืองแสงด้วยการศึกษาการเรืองแสงสีเขียวของแก้วยูเรเนียม ครั้งแรก โดยBrewster ^{[ 11 ]}ในปี 1849 ได้เริ่มต้นการศึกษาสเปกโทรสโกปีของไอออนยูรานิลอย่างกว้างขวาง ความเข้าใจโดยละเอียดเกี่ยวกับสเปกตรัมนี้ได้รับในอีก 130 ปีต่อมา^{[ 12 ]} ปัจจุบันเป็นที่ยอมรับกันดีแล้วว่าการเรืองแสงของยูรานิลนั้นเป็น ฟอสฟอเรสเซนซ์โดยเฉพาะเนื่องจากเกิดจากการเปลี่ยนสถานะจากสถานะกระตุ้นทริปเล็ตต่ำสุดไปสู่สถานะพื้นฐานซิงเกล็ต^{[ 13 ]}การเรืองแสงจาก K ₂ UO ₂ (SO ₄ ) ₂มีส่วนเกี่ยวข้องกับการค้นพบ กัมมันตภาพรังสี

ไอออนยูรานิลมีลักษณะการสั่นแบบยืดν _U–Oที่ความถี่ประมาณ 880 cm ⁻¹ ( สเปกตรัมรามาน ) และ 950 cm ⁻¹ ( สเปกตรัมอินฟราเรด ) ความถี่เหล่านี้ขึ้นอยู่กับลิแกนด์ที่อยู่ในระนาบเส้นศูนย์สูตร มีความสัมพันธ์ระหว่างความถี่การยืดและความยาวพันธะ U–O นอกจากนี้ยังพบว่าความถี่การยืดมีความสัมพันธ์กับตำแหน่งของลิแกนด์ในระนาบเส้นศูนย์สูตรในอนุกรมสเปกโตรเคมี^{[ 14 ]}

ไอออนยูรานิลที่ละลายในน้ำและมีน้ำล้อมรอบเป็นกรด อ่อน

[UO ₂ (H ₂ O) ₄ ] ²⁺ ⇌ [UO ₂ (H ₂ O) ₃ (OH)] ⁺ + H ⁺ ; p K _a = ประมาณ 4.2 ^{[ 15 ]} 

เมื่อค่า pH เพิ่มขึ้น สารประกอบพอลิเมอร์ที่มีอัตราส่วนทางเคมี [(UO ₂ ) ₂ (OH) ₂ ] ²⁺และ [(UO ₂ ) ₃ (OH) ₅ ] ⁺จะเกิดขึ้นก่อนที่สารประกอบไฮดรอกไซด์ UO ₂ (OH) ₂จะตกตะกอน ไฮดรอกไซด์จะละลายในสารละลายด่างเข้มข้นเพื่อให้ได้สารประกอบไฮดรอกโซของไอออนยูรานิล

ไอออนยูรานิลสามารถถูกรีดิวซ์ได้ด้วยสารรีดิวซ์อย่างอ่อน เช่น โลหะสังกะสี ให้มีสถานะออกซิเดชัน +4 การรีดิวซ์ให้เป็นยูเรเนียม(III) สามารถทำได้โดยใช้ตัวรีดิวซ์แบบโจนส์

แม้ว่าลิแกนด์ออกซิเจนของกลุ่มยูรานิลมักจะถือว่าเฉื่อย แต่ก็ไม่ใช่เช่นนั้นเสมอไป^{[ 16 ]}

ไอออนยูรานิลทำหน้าที่เป็น ตัวรับ ที่แข็งและสร้างสารเชิงซ้อนที่อ่อนกว่ากับลิแกนด์ที่เป็นตัวให้ไนโตรเจนมากกว่าลิแกนด์ที่เป็นตัวให้ฟลูออไรด์และออกซิเจน เช่น ไฮดรอกไซด์ คาร์บอเนต ไนเตรต ซัลเฟตและคาร์บอกซิเลตอาจมีอะตอมตัวให้ 4, 5 หรือ 6 อะตอมในระนาบเส้นศูนย์สูตร ตัวอย่างเช่น ในยูรานิลไนเตรต [UO₂ ₍ NO₃ ₎ ₂ _] ·2H₂O _มีอะตอมตัวให้ 6 อะตอมในระนาบเส้นศูนย์สูตร สี่อะตอมมาจาก ลิแกนด์ไนเตรโต แบบ สองตำแหน่ง และสองอะตอมมาจากโมเลกุลของน้ำ โครงสร้างถูกอธิบายว่าเป็นรูปทรงพีระมิดคู่หกเหลี่ยมลิแกนด์ที่เป็นตัวให้ออกซิเจนอื่นๆ ได้แก่ฟอสฟีนออกไซด์และฟอสเฟตเอสเทอร์^{[ 17 ]} ดังที่ Christian Friedrich Bucholz ค้นพบในปี 1805 ^{[ 18 ]}ยูรานิลไนเตรต UO ₂ (NO ₃ ) ₂สามารถสกัดได้จากสารละลายในน้ำที่มีความเข้มข้นค่อนข้างสูงลงในไดเอทิลอีเทอร์คอมเพล็กซ์ที่สกัดได้มีลิแกนด์ไนเตรตสองตัวที่ยึดติดกับไอออนยูรานิล ทำให้เกิดคอมเพล็กซ์ที่ไม่มีประจุไฟฟ้า และโมเลกุลของน้ำถูกแทนที่ด้วยโมเลกุลของอีเทอร์ ทำให้คอมเพล็กซ์ทั้งหมดมี คุณสมบัติ ไม่ชอบน้ำ อย่างเห็น ได้ชัด ความเป็นกลางทางไฟฟ้าเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดในการทำให้คอมเพล็กซ์ละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์ ไอออนไนเตรตสร้างคอมเพล็กซ์ที่แข็งแรงกว่ามากกับไอออนยูรานิลมากกว่ากับ ไอออน โลหะทราน ซิชัน และแลนทานัมด้วยเหตุนี้จึงมีเพียงไอออนยูรานิลและไอออนแอคตินิลอื่นๆ รวมถึงไอออนพลูโตนิลPuO เท่านั้น²⁺ ₂สามารถสกัดได้จากส่วนผสมที่มีไอออนอื่น ๆ การแทนที่โมเลกุลน้ำที่จับกับไอออนยูรานิลในสารละลายในน้ำด้วยลิแกนด์ไฮโดรโฟบิกตัวที่สองจะเพิ่มความสามารถในการละลายของสารเชิงซ้อนที่เป็นกลางในตัวทำละลายอินทรีย์ สิ่งนี้เรียกว่าผลเสริมฤทธิ์^{[ 19 ]}

สารประกอบเชิงซ้อนที่เกิดจากไอออนยูรานิลในสารละลายในน้ำมีความสำคัญอย่างยิ่งทั้งในการสกัดยูเรเนียมจากแร่และในการแปรรูปเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ในกระบวนการทางอุตสาหกรรม ยูรานิลไนเตรตจะถูกสกัดด้วย ไตร บิวทิลฟอสเฟต (TBP, (CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ O) ₃ PO) เป็นลิแกนด์ตัวที่สองที่นิยมใช้ และเคโรซีนเป็นตัวทำละลายอินทรีย์ที่นิยมใช้ ต่อมาในกระบวนการ ยูเรเนียมจะถูกแยกออกจากตัวทำละลายอินทรีย์โดยการบำบัดด้วยกรดไนตริกเข้มข้น ซึ่งจะเกิดสารประกอบเชิงซ้อน เช่น [UO ₂ (NO ₃ ) ₄ ] ²⁻ซึ่งละลายได้ดีกว่าในเฟสน้ำ ยูรานิลไนเตรตจะถูกกู้คืนโดยการระเหยสารละลาย^{[ 17 ]}

ไอออนยูรานิลพบได้ในแร่ธาตุที่ได้จาก แหล่ง แร่ยูเรเนียมโดยเกิดจากปฏิกิริยาระหว่างน้ำกับหินที่เกิดขึ้นในชั้นแร่ที่มียูเรเนียมสูง ตัวอย่างของแร่ธาตุที่มีไอออนยูรานิล ได้แก่:

• ซิลิเกต: ยูราโนเฟน (H ₃ O) ₂ Ca(UO ₂ ) ₂ (SiO ₄ )·3H ₂ O)
• ฟอสเฟต: ออทูไนต์ (Ca(UO ₂ ) ₂ (PO ₄ ) ₂ ·8–12H ₂ O), ทอร์เบอร์ไนต์ (Cu(UO ₂ ) ₂ (PO ₄ )·8–12H ₂ O)
• สารหนู: arsenuranospathite (อัล(UO ₂ ) ₂ (AsO ₄ ) ₂ F·20H ₂ O)
• วานาเดต: คาร์โนไทต์ (K ₂ (UO ₂ ) ₂ (VO ₄ ) ₂ ·3H ₂ O), tyuyamunite (Ca(UO ₂ ) ₂ V ₂ O ₈ ·8H ₂ O)
• คาร์บอเนต: ชเคิร์กกิงเกอไรต์ NaCa ₃ (UO ₂ )(CO ₃ ) ₃ (SO ₄ )F·10H ₂ O
• ออกซาเลต: ยูโรไซต์ [(UO ₂ ) ₂ (C ₂ O ₄ )(OH) ₂ (H ₂ O) ₂ ]·H ₂ O

แร่ธาตุเหล่านี้มีมูลค่าทางการค้าน้อย เนื่องจากยูเรเนียมส่วนใหญ่สกัดได้จากแร่พิชเบลนด์

เกลือยูรานิลใช้ในการย้อมตัวอย่างสำหรับการศึกษาดีเอ็นเอด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและแม่เหล็กไฟฟ้า^{[ 20 ]}สารประกอบยูรานิลบางชนิดยังปรากฏเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาแสงที่มองเห็นได้สำหรับการฟลูออริเนชันแบบเลือกของพันธะ CH ที่ไม่ถูกกระตุ้น ซึ่งมีประโยชน์ในการสังเคราะห์สารอินทรีย์และเคมีเภสัชกรรม การเกษตร และวัสดุ^{[ 21 ]}

เกลือยูรานิลเป็นพิษและสามารถทำให้เกิดโรคไตเรื้อรัง รุนแรง และภาวะเนื้อเยื่อท่อไตตายเฉียบพลันอวัยวะเป้าหมาย ได้แก่ไต ตับปอดและสมอง การสะสม ของไอออนยูรานิลในเนื้อเยื่อรวมถึงเซลล์สืบพันธุ์^{[ 22 ]}ทำให้เกิดความผิดปกติแต่กำเนิดและในเซลล์เม็ดเลือดขาวทำให้เกิดความเสียหายต่อระบบภูมิคุ้มกัน^{[ 23 ]}สารประกอบยูรานิลยังเป็นสารพิษต่อ ระบบประสาทอีกด้วย พบการปนเปื้อนของไอออนยูรานิลบนและรอบๆเป้าหมายยูเรเนียมที่หมดสภาพแล้ว^{[ 24 ]}

สารประกอบยูเรเนียมทั้งหมดเป็นสารกัมมันตรังสีอย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปยูเรเนียมจะอยู่ในรูปที่ลดทอนความเข้มข้นลง ยกเว้นในบริบทของอุตสาหกรรมนิวเคลียร์ ยูเรเนียมที่ลดทอนความเข้มข้นลงนั้นประกอบด้วย^238U เป็นหลัก ซึ่งสลายตัวด้วยการสลายตัวแบบอัลฟาโดยมีครึ่งชีวิตประมาณ 100 ¹⁸U4.468(3) × 10 ⁹  ปีแม้ว่ายูเรเนียมจะมี²³⁵ Uซึ่งสลายตัวด้วยครึ่งชีวิตที่คล้ายกันประมาณ7.038 × 10⁸ ^ปีทั้งสองชนิดยังคงถูกจัดว่าเป็นสารที่ปล่อยรังสีอัลฟาในปริมาณน้อย และกัมมันตภาพรังสีของพวกมันจะเป็นอันตรายก็ต่อเมื่อสัมผัสโดยตรงหรือกลืนกินเข้าไป  เท่านั้น