L'éthanol et l'éther diméthylique ont la même formule moléculaire, C₂H₆O. Cependant, leurs propriétés diffèrent. L'éthanol est un liquide miscible à l'eau et bout à 78 °C. L'éther diméthylique est un gaz peu soluble dans l'eau et bout à -24 °C. Cette différence réside dans l'agencement des atomes. L'éthanol possède un groupe hydroxyle (-OH), tandis que l'éther diméthylique possède un groupe éther (-O-). La présence de ces groupes fonctionnels détermine leurs propriétés.

Un groupe fonctionnel est un ensemble spécifique d'atomes responsable des réactions caractéristiques d'une molécule. Il constitue la partie réactive de la molécule. Le reste de la molécule, appelé squelette carboné, influence la solubilité, le point d'ébullition et la taille, mais c'est le groupe fonctionnel qui détermine sa chimie. Parmi les groupes fonctionnels courants, on trouve les groupes hydroxyle, carbonyle, carboxyle, amino, sulfhydryle, phosphate et méthyle. Chacun possède sa propre réactivité.

Les groupes fonctionnels sont à la base de la chimie organique. Ils classent les molécules en familles : alcools, aldéhydes, cétones, acides carboxyliques, amines, thiols, etc. Ils déterminent les interactions entre les molécules et avec les systèmes biologiques. Ils sont le siège de réactions chimiques impliquées dans le métabolisme, l’action des médicaments et la synthèse de matériaux.

L'identification des groupes fonctionnels est une compétence essentielle en chimie organique. La spectroscopie, notamment infrarouge et résonance magnétique nucléaire (RMN), permet de déterminer les groupes présents. Le spectre infrarouge présente des bandes d'absorption caractéristiques pour chaque groupe. Le spectre RMN renseigne sur l'environnement de chaque atome d'hydrogène ou de carbone. Ensemble, ces techniques révèlent la structure de la molécule.