Materialen hebben een vaste vorm, vloeistof en gasvorm. Elk van deze vormen staat bekend als een fase van materie. In elk van zijn fasen gedragen de deeltjes van een stof zich heel anders. Een stof kan van de ene fase naar de andere veranderen door een zogenaamde faseovergang. Deze faseovergangen zijn hoofdzakelijk het gevolg van temperatuurveranderingen.

Vast lichaam

Wanneer een materiaal zich in de vaste fase bevindt, worden moleculen stevig aan elkaar gebonden. De vorm en het volume van een vaste stof worden meestal vastgelegd. De krachten die deeltjes aantrekken, zijn bijzonder sterk in vaste stoffen, waardoor ze in specifieke posities dicht bij elkaar blijven. Dit helpt voorkomen dat een vaste stof uit elkaar valt of wordt gecomprimeerd. De dichtheid van vast materiaal neemt toe bij lagere temperaturen. Hoe kouder de temperatuur, hoe zwakker de vibraties van deeltjes, waardoor ze nog strakker in elkaar worden gezet. Vaste stoffen kunnen worden geclassificeerd als kristallijn, met deeltjes die strak in geometrische patronen zijn gerangschikt, of ze kunnen worden geclassificeerd als amorfe vaste stoffen. De kristallen in amorfe vaste stoffen, zoals klei, zijn losser en willekeurig geplaatst, waardoor de vorm van het materiaal kan worden veranderd.

Vloeibare

In de vloeibare fase zijn de deeltjes waaruit het materiaal bestaat een stof heeft meer bewegingsvrijheid. Deze beweging wordt bereikt doordat de deeltjes thermische energie krijgen. De vorm van een vloeistof wordt bepaald door de vorm van de container. Hoewel de deeltjes in een vloeistof niet zo nauw aan elkaar worden gebonden als die in een vaste stof, kunnen vloeibare stoffen niet worden samengeperst. Vloeibare deeltjes zijn energieker dan vaste deeltjes en kunnen zich verplaatsen, maar alleen binnen een bepaalde afstand van andere deeltjes. Er is nog steeds een aantrekkingskracht waardoor ze losjes bij elkaar worden gehouden. Omdat deeltjes verder uiteen liggen in een vloeistof, is het volume van een stof in de vloeibare fase groter dan het volume in een vaste fase.

Gas

De vorm en het volume van een gas worden bepaald door de vorm en het volume van de container. In tegenstelling tot een vaste stof zal een gas ontsnappen als er geen deksel op de container zit. De deeltjes in een gas hebben veel bewegingsvrijheid en hebben geen geordende opstelling. Dit komt omdat de krachten die deze deeltjes naar elkaar aantrekken zwak of afwezig zijn in de gasfase. Gasdeeltjes hebben veel kinetische energie, die voortdurend tussen deeltjes wordt rondgeleid als ze rondlopen en tegen elkaar botsen.

Overgang

Fase-overgangen vinden plaats als gevolg van veranderingen in temperatuur, hoewel ze ook worden beïnvloed door de atmosferische druk. Een vaste stof wordt een vloeistof wanneer deze wordt verwarmd tot het smeltpunt, waar warmte de deeltjes voldoende energie geeft om hun structuur los te laten en een vloeistof te worden. Op het kookpunt geeft hitte deeltjes in een vloeistof voldoende energie voor degenen op het oppervlak van een vloeistof om aan de structuur te ontsnappen en te verdampen, en als een gas de lucht in te gaan. Lage atmosferische druk zorgt ervoor dat vloeistoffen op een lagere temperatuur kunnen koken. Om gas een vloeistof te laten worden, moet het voldoende afkoelen zodat deeltjes energie verliezen en condenseren; het vormen van hechtingen die strak genoeg zijn om een ​​vloeibare vorm te houden. Om een ​​vloeistof een vaste stof te laten worden, moet deze bevriezen, zodat deeltjes zeer weinig energie hebben en door zeer dichte hechtingen worden samengetrokken.