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기하이성질은 고정된 분자구조로 인해 나타나며, 유기화합물에서 이 고정성은 보통 이중결합이나 원자의 고리 모양 결합과 관련되어 있다. 2개의 탄소원자가 이중결합에 의해 결합되어 있는 대부분의 화합물에서 각 탄소원자는 다른 2개의 원자 또는 원자단과 단일결합에 의해 결합되어 있다. 이 때 이들 원자(또는 원자단)들이 서로 다른 경우, 예를 들어 이들을 A와 B라고 할 때 두 탄소원자가 거기에 결합되어 있는 4개의 원자(2개의 A와 2개의 B)는 이중결합에 의해 평면구조를 갖게 된다. 따라서 서로 다른 2가지의 배열이 가능해지는데, 두 A 원자가 이중결합의 같은 방향에 붙어 있는 경우를 시스라고 하며, 두 A 원자가 서로 반대편에 있는 것을 트랜스라고 한다. 시스와 트랜스 기하이성질체에서는 물리적·화학적 성질이 모두 다르다.