לחומרים צורה מוצקה, נוזלית וגזית. כל אחת מהצורות הללו ידועה כשלב של חומר. בכל אחד משלביו חלקיקי החומר מתנהגים בצורה שונה מאוד. חומר יכול להשתנות משלב אחד למשנהו דרך מה שמכונה מעבר פאזה. מעברי פאזה אלה הם בעיקר תוצאה של שינויי טמפרטורה.
מוצק
כאשר חומר נמצא בשלב המוצק שלו, מולקולות קשורות זו בזו בחוזקה. צורתו ונפחו של מוצק קבועים בדרך כלל. הכוחות המושכים חלקיקים זה לזה הם חזקים במיוחד במוצקים, ושומרים אותם צמודים במיקומים ספציפיים. זה עוזר במניעת התפרקות של מוצק או דחיסה. צפיפות החומר המוצק עולה בטמפרטורות נמוכות יותר. ככל שהטמפרטורה קרה יותר, כך רטט החלקיקים חלש יותר, מה שגורם להם להתארז עוד יותר חזק. ניתן לסווג מוצקים כגבישיים, כאשר חלקיקים מסודרים היטב בתבניות גיאומטריות, או שהם יכולים להיות מסווגים כמוצקים אמורפיים. הגבישים במוצקים אמורפיים, כגון חימר, מסודרים בצורה רופפת ואקראית יותר, ומאפשרים לשנות את צורת החומר.
נוזל
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
בשלב הנוזל שלו, לחלקיקים המרכיבים חומר יש יותר חופש תנועה. תנועה זו מושגת באמצעות החלקיקים שצוברים אנרגיה תרמית. צורת הנוזל נקבעת על פי צורת המיכל שלו. למרות שהחלקיקים בנוזל אינם קשורים זה לזה בצורה הדוקה כמו אלה שבמוצק, לא ניתן לדחוס חומרים נוזליים. חלקיקים נוזליים הם אנרגטיים יותר מחלקיקים מוצקים ויכולים לנוע אך רק במרחק מסוים מחלקיקים אחרים. יש עדיין כוח משיכה המחזיק אותם יחד באופן רופף. מכיוון שחלקיקים נמצאים זה מזה רחוק יותר בנוזל, נפח החומר בשלב הנוזל שלו גדול מנפחו בשלב מוצק.
גַז
•••YuriyS / iStock / Getty Images
צורתו ונפחו של גז נקבעים על פי צורתו ונפחו של מיכלו. עם זאת, בניגוד למוצק, גז יימלט אם אין מכסה על המכל שלו. לחלקיקים בגז יש חופש תנועה רב ואין להם סידור מסודר. הסיבה לכך היא שהכוחות המושכים חלקיקים אלה זה לזה חלשים או נעדרים בשלב הגז. לחלקיקי גז יש אנרגיה קינטית רבה, המועברת ללא הרף בין חלקיקים כשהם נעים סביבם ונתקלים זה בזה.
מַעֲבָר
•••mbudley / iStock / Getty Images
מעברי פאזה מתרחשים עקב שינויים בטמפרטורה, אם כי הם מושפעים גם מלחץ אטמוספרי. מוצק הופך לנוזל כאשר הוא מחומם לנקודת ההיתוך שלו, שם החום נותן לחלקיקים מספיק אנרגיה כדי לשחרר את מבנהם ולהפוך לנוזל. בנקודת הרתיחה, החום נותן לחלקיקים בנוזל מספיק אנרגיה כדי שעל פני השטח של נוזל לברוח מהמבנה ולהתאדות, ועוברים לאוויר כגז. לחץ אטמוספרי נמוך מאפשר להרתיח נוזלים בטמפרטורה נמוכה יותר. כדי שהגז יהפוך לנוזל, עליו להתקרר מספיק כדי שחלקיקים יאבדו אנרגיה והתעבו; יוצרים קשרים הדוקים מספיק כדי להחזיק צורה נוזלית. כדי שנוזל יהפוך למוצק, עליו להקפיא כך שלחלקיקים יש מעט מאוד אנרגיה והם נמשכים יחד בקשרים הדוקים מאוד.