エタノールとジメチルエーテルは、分子式がC2H6Oで同じですが、性質が異なります。エタノールは液体で、水と混ざり合い、78℃で沸騰します。一方、ジメチルエーテルは気体で、水にわずかにしか溶けず、マイナス24℃で沸騰します。この違いは原子の配列にあります。エタノールにはヒドロキシル基（-OH）があり、ジメチルエーテルにはエーテル基（-O-）があります。官能基の違いが、両者の性質を決定づけているのです。

官能基とは、分子の特性的な反応を担う特定の原子群のことです。これは分子の反応性部分であり、分子の残りの部分（炭素骨格）は溶解度、沸点、サイズに影響を与えますが、化学的性質を決定するのは官能基です。一般的な官能基には、ヒドロキシル基、カルボニル基、カルボキシル基、アミノ基、スルフィドリル基、リン酸基、メチル基などがあります。それぞれが独自の反応性を持っています。

官能基は有機化学の基礎となるものです。官能基は分子をアルコール、アルデヒド、ケトン、カルボン酸、アミン、チオールなどのファミリーに分類します。また、分子同士や生体システムとの相互作用を決定づけます。さらに、代謝、薬物作用、物質合成における化学反応の場でもあります。

官能基の同定は有機化学における重要なスキルです。分光法、特に赤外分光法と核磁気共鳴分光法は、どのような官能基が存在するかを明らかにします。赤外スペクトルは各官能基に特有の吸収帯を示し、NMRスペクトルは各水素原子または炭素原子の周囲環境を示します。これらを組み合わせることで、分子の構造が明らかになります。