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乙烯是最简单的烯烃，分子式为C₂H₄。它含有一个碳碳双键，使得整个分子呈现平面结构。乙烯分子由两个碳原子和四个氢原子组成，碳碳双键是乙烯最重要的结构特征。
乙烯分子中的化学键包括不同类型。碳碳双键由一个西格玛键和一个派键组成，西格玛键是轴对称的强键，派键是侧面重叠形成的较弱键。所有碳氢键都是西格玛键。碳原子采用sp²杂化，形成平面三角形结构，这种杂化方式使得乙烯分子具有平面构型。
乙烯具有独特的物理性质。它的熔点为负169摄氏度，沸点为负104摄氏度，这意味着在常温常压下乙烯是气体状态。乙烯的密度为1.178克每升，是一种无色且带有轻微甜味的气体，在水中的溶解度很低。这些物理性质决定了乙烯在工业中的储存和运输方式。
乙烯最重要的化学性质是加成反应。由于π键比σ键弱，容易断裂，使得乙烯具有很高的反应活性。在加成反应中，不饱和的双键变成饱和的单键。例如乙烯与氢气在催化剂作用下发生加成反应，生成乙烷。乙烯还可以与溴、氯化氢等多种物质发生加成反应。
乙烯可以发生加聚反应形成聚乙烯。在高温、高压和催化剂的条件下，多个乙烯分子的双键断裂，分子间相互连接形成长链结构。这个过程中，每个乙烯单体通过碳碳单键连接，形成聚合度很高的聚乙烯大分子。聚乙烯是重要的塑料材料，具有良好的化学稳定性和机械性能。