Etanol og dimetyleter har samme molekylformel, C2H6O. Men de har forskjellige egenskaper. Etanol er en væske som blandes med vann og koker ved 78 grader Celsius. Dimetyleter er en gass som bare er litt løselig i vann og koker ved minus 24 grader Celsius. Forskjellen er atomarrangementet. Etanol har en hydroksylgruppe (-OH). Dimetyleter har en etergruppe (-O-). Den funksjonelle gruppen bestemmer egenskapene.

En funksjonell gruppe er en spesifikk gruppe atomer som er ansvarlige for et molekyls karakteristiske reaksjoner. Det er den reaktive delen av molekylet. Resten av molekylet, kalt karbonskjelettet, påvirker løselighet, kokepunkt og størrelse, men den funksjonelle gruppen bestemmer kjemien. Vanlige funksjonelle grupper inkluderer hydroksyl, karbonyl, karboksyl, amino, sulfhydryl, fosfat og metyl. Hver har sin egen reaktivitet.

Funksjonelle grupper er grunnlaget for organisk kjemi. De klassifiserer molekyler i familier: alkoholer, aldehyder, ketoner, karboksylsyrer, aminer, tioler og andre. De bestemmer hvordan molekyler samhandler med hverandre og med biologiske systemer. De er stedene for kjemiske reaksjoner i metabolisme, legemiddelvirkning og materialsyntese.

Å identifisere funksjonelle grupper er en nøkkelferdighet i organisk kjemi. Spektroskopi, spesielt infrarød og kjernemagnetisk resonans, avslører hvilke grupper som er tilstede. Det infrarøde spekteret viser karakteristiske absorpsjonsbånd for hver gruppe. NMR-spekteret viser miljøet til hvert hydrogen- eller karbonatom. Sammen avslører de strukturen til et molekyl.