Materialer har en fast, flydende og gasform. Hver af disse former er kendt som en materiefase. I hver af dets faser opfører sig partiklerne af et stof meget forskelligt. Et stof kan skifte fra en fase til en anden gennem det, der kaldes en faseovergang. Disse faseovergange er hovedsageligt et resultat af temperaturændringer.
Solid
Når et materiale er i sin faste fase, bindes molekyler tæt sammen. Formen og volumenet af et fast stof er normalt fast. De kræfter, der tiltrækker partikler til hinanden, er særligt stærke i faste stoffer og holder dem tæt sammen i bestemte positioner. Dette hjælper med at forhindre, at et fast stof bryder sammen eller komprimeres. Tætheden af fast materiale stiger ved lavere temperaturer. Jo koldere temperaturen er, jo svagere er vibrationerne af partikler, hvilket får dem til at pakke sammen endnu tættere. Tørstof kan klassificeres som krystallinsk med partikler anbragt tæt i geometriske mønstre, eller de kan klassificeres som amorfe faste stoffer. Krystallerne i amorfe faste stoffer, såsom ler, er arrangeret mere løst og tilfældigt, så materialets form kan ændres.
Væske
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
I sin flydende fase har partiklerne, der udgør et stof, mere bevægelsesfrihed. Denne bevægelse opnås ved, at partiklerne vinder termisk energi. En væskes form bestemmes af beholderens form. Selvom partiklerne i en væske ikke er bundet sammen så tæt som dem i et fast stof, kan flydende stoffer ikke komprimeres. Flydende partikler er mere energiske end faste partikler og kan bevæge sig rundt, men kun inden for en vis afstand fra andre partikler. Der er stadig en tiltrækningskraft, der holder dem løst sammen. Fordi partikler er længere fra hinanden i en væske, er volumenet af et stof i dets flydende fase større end dets volumen i en fast fase.
Gas
•••YuriyS / iStock / Getty Images
Formen og volumenet af en gas bestemmes af formen og volumenet af dens gas. I modsætning til et fast stof vil en gas undslippe, hvis der ikke er låg på beholderen. Partiklerne i en gas har stor bevægelsesfrihed og har ikke et ordnet arrangement. Dette skyldes, at de kræfter, der tiltrækker disse partikler til hinanden, er svage eller fraværende i gasfasen. Gaspartikler har en stor del af kinetisk energi, som løbende føres rundt mellem partikler, når de bevæger sig rundt og støder ind i hinanden.
Overgang
•••mbudley / iStock / Getty Images
Faseovergange finder sted på grund af temperaturændringer, skønt de også er påvirket af atmosfærisk tryk. Et fast stof bliver en væske, når det opvarmes til dets smeltepunkt, hvor varmen giver partiklerne nok energi til at løsne deres struktur og blive en væske. Ved kogepunkt giver varme partikler i en væske nok energi til, at de på overfladen af en væske undslipper strukturen og fordamper og bevæger sig op i luften som en gas. Lavt atmosfærisk tryk tillader væsker at koge ved en lavere temperatur. For at gas kan blive en væske, skal den køle af nok til, at partikler mister energi og kondenserer; danner obligationer tæt nok til at holde en flydende form. For at en væske bliver et fast stof, skal den fryse, så partikler har meget lidt energi og trækkes sammen af meget tætte bindinger.