Атомы углерода между которыми имеется двойная связь находятся в состоянии sp²-гибридизации. В гибридизации принимают участие одна s- и две p-орбитали, а одна p-орбиталь остается негибридизированной. При перекрывании  гибридных орбиталей образуется σ-связь, а образование второй π-связи происходит при перекрывании негибридных p-орбиталей соседних атомов.

Образование двойной связи в молекулах алкенов

По своей природе π-связь резко отличается от σ-связи. π-Связь менее прочная вследствие перекрывания электронных облаков вне плоскости молекулы. Под действием реагентов π-связь легко разрывается и переходит в две новые σ-связи посредством присоединения по месту двойной связи двух атомов или групп атомов реагирующих веществ.

Молекула этилена плоская, а электронная плотность π-связи расположена над и под этой плоскостью.

 Электронные орбитали атомов углерода в молекуле этилена

Также π-связывание двух атомов углерода приводит к тому, что уменьшается расстояние между ядрами, т.к. двойная связь является сочетанием σ- и π-связей. Длина двойной связи составляет 0,133 нм.

Три σ-связи атома углерода направлены к вершинам треугольника с атомом С в центре, угол между связями 120^о.

Строение молекулы этилена C₂H₄

Вращение атомов вокруг двойной связи невозможно без ее разрыва.

Модели молекул этилена

В молекуле пропилена СН₂=СН–СН₃ в одной плоскости лежат 6 атомов: два sp²-атома углерода и четыре связанные с ними атома (3 атома Н и атом С группы СН₃). Вне этой плоскости находятся атомы водорода в метильной группе СН₃, имеющей тетраэдрическое строение, т.к. этот атом углерода sp³-гибридизован.

Аналогичное строение имеют и другие алкены.

Алкены (непредельные углеводороды)