在單烯烴中，雙鍵碳采取sp2雜化，三個sp2雜化軌道處于同一平面。未參與雜化的p軌道與該平面垂直。兩個雙鍵碳原子各用一個sp2雜化軌道通過軸向重疊形成δ鍵，各用一個p軌道通過側面重疊形成π鍵。碳碳雙鍵是由一根δ鍵和一根π鍵共同組成的。
由于π鍵是通過側面重疊形成的，雙鍵碳原子不能再以碳碳δ鍵為軸自由旋轉，否則將會導致π鍵的斷裂。因此，當兩個雙鍵碳都與不同的基團相連時，單烯烴會產生一對幾何異構體，他們的構象分別用Z，E表示。Z、E異構體均可以穩定存在。但在一定條件下，這兩種異構體也是可以互相轉化的。
如果讓這種異構體吸收了一定的能量，克服了p軌道的結合力，即可圍繞碳碳δ鍵旋轉，通過半紐曲型的過渡態，由Z型轉變為E型異構體，或由E型轉為Z型。在一對Z，E異構體較Z型穩定。