Los materiales tienen forma sólida, líquida y gaseosa. Cada una de estas formas se conoce como fase de la materia. En cada una de sus fases las partículas de una sustancia se comportan de manera muy diferente. Una sustancia puede cambiar de una fase a otra a través de lo que se conoce como transición de fase. Estas transiciones de fase son principalmente el resultado de cambios de temperatura.
Sólido
Cuando un material está en su fase sólida, las moléculas se unen estrechamente. La forma y el volumen de un sólido suelen ser fijos. Las fuerzas que atraen las partículas entre sí son particularmente fuertes en los sólidos, manteniéndolas juntas en posiciones específicas. Esto ayuda a evitar que un sólido se rompa o se comprima. La densidad del material sólido aumenta a temperaturas más bajas. Cuanto más fría es la temperatura, más débiles son las vibraciones de las partículas, lo que hace que se agrupen aún más. Los sólidos pueden clasificarse como cristalinos, con partículas dispuestas de manera ajustada en patrones geométricos, o pueden clasificarse como sólidos amorfos. Los cristales de los sólidos amorfos, como la arcilla, están dispuestos de forma más suelta y aleatoria, lo que permite alterar la forma del material.
Líquido
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En su fase líquida, las partículas que componen una sustancia tienen más libertad de movimiento. Este movimiento se logra a través de las partículas que obtienen energía térmica. La forma de un líquido está determinada por la forma de su recipiente. Aunque las partículas de un líquido no están unidas con tanta fuerza como las de un sólido, las sustancias líquidas no se pueden comprimir. Las partículas líquidas son más energéticas que las partículas sólidas y pueden moverse, pero solo dentro de una cierta distancia de otras partículas. Todavía hay una fuerza de atracción que los mantiene unidos libremente. Debido a que las partículas están más separadas en un líquido, el volumen de una sustancia en su fase líquida es mayor que su volumen en una fase sólida.
Gas
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La forma y el volumen de un gas están determinados por la forma y el volumen de su recipiente. Sin embargo, a diferencia de un sólido, un gas escapará si no hay tapa en su recipiente. Las partículas de un gas tienen mucha libertad de movimiento y no tienen una disposición ordenada. Esto se debe a que las fuerzas que atraen estas partículas entre sí son débiles o están ausentes en la fase gaseosa. Las partículas de gas tienen una gran cantidad de energía cinética, que se transmite continuamente entre las partículas a medida que se mueven y chocan entre sí.
Transición
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Las transiciones de fase se producen debido a cambios de temperatura, aunque también están influenciadas por la presión atmosférica. Un sólido se convierte en líquido cuando se calienta hasta su punto de fusión, donde el calor da a las partículas suficiente energía para aflojar su estructura y convertirse en líquido. En el punto de ebullición, el calor da a las partículas en un líquido la energía suficiente para que aquellas en la superficie de un líquido escapen de la estructura y se vaporicen, moviéndose hacia el aire como un gas. La presión atmosférica baja permite que los líquidos hiervan a una temperatura más baja. Para que el gas se convierta en líquido, debe enfriarse lo suficiente como para que las partículas pierdan energía y se condensen; formando enlaces lo suficientemente apretados para mantener una forma líquida. Para que un líquido se convierta en sólido, debe congelarse para que las partículas tengan muy poca energía y se unan mediante enlaces muy estrechos.