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Eine Doppelbindung ist eine Form der kovalenten Bindung, bei der vier Bindungselektronen beteiligt sind. Die beiden Atome sind somit über zwei bindende Elektronenpaare miteinander verbunden. In Strukturformeln werden Doppelbindungen als zwei parallele Linien (=) zwischen den verbundenen Atomen dargestellt.
Viele Atome können miteinander Doppelbindungen ausbilden. Die häufigsten funktionellen Gruppen bzw. Stoffklassen mit Doppelbindungen sind die Alkene (C=C), Carbonyle (C=O), Sulfoxide (S=O), Imine (C=N) und die Azogruppe (N=N).
Doppelbindungen sind stärker und kürzer als Einfachbindungen. Die Bindungsordnung beträgt zwei. Doppelbindungen sind elektronenreich, was sie reaktiv macht.