Ethanol und Dimethylether besitzen dieselbe Summenformel, C₂H₆O. Ihre Eigenschaften unterscheiden sich jedoch. Ethanol ist eine Flüssigkeit, die sich mit Wasser mischt und bei 78 °C siedet. Dimethylether ist ein Gas, das in Wasser nur schwer löslich ist und bei -24 °C siedet. Der Unterschied liegt in der Anordnung der Atome. Ethanol besitzt eine Hydroxylgruppe (-OH), Dimethylether hingegen eine Ethergruppe (-O-). Die funktionelle Gruppe bestimmt die Eigenschaften.

Eine funktionelle Gruppe ist eine spezifische Atomgruppe, die für die charakteristischen Reaktionen eines Moleküls verantwortlich ist. Sie ist der reaktive Teil des Moleküls. Das restliche Molekül, das sogenannte Kohlenstoffgerüst, beeinflusst Löslichkeit, Siedepunkt und Größe, aber die funktionelle Gruppe bestimmt die chemischen Eigenschaften. Häufige funktionelle Gruppen sind Hydroxyl-, Carbonyl-, Carboxyl-, Amino-, Sulfhydryl-, Phosphat- und Methylgruppen. Jede von ihnen besitzt ihre eigene Reaktivität.

Funktionelle Gruppen bilden die Grundlage der organischen Chemie. Sie klassifizieren Moleküle in Familien: Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Amine, Thiole und andere. Sie bestimmen, wie Moleküle untereinander und mit biologischen Systemen interagieren. Sie sind die Schauplätze chemischer Reaktionen im Stoffwechsel, in der Arzneimittelwirkung und in der Materialherstellung.

Die Identifizierung funktioneller Gruppen ist eine Schlüsselkompetenz in der organischen Chemie. Spektroskopische Verfahren, insbesondere Infrarot- und Kernspinresonanzspektroskopie, zeigen, welche Gruppen vorhanden sind. Das Infrarotspektrum weist charakteristische Absorptionsbanden für jede Gruppe auf. Das NMR-Spektrum zeigt die Umgebung jedes Wasserstoff- oder Kohlenstoffatoms. Zusammen ergeben sie die Struktur eines Moleküls.