Materialen hebben een vaste, vloeibare 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 voornamelijk het gevolg van temperatuurveranderingen.
Solide
Wanneer een materiaal in de vaste fase is, zijn moleculen stevig aan elkaar gebonden. De vorm en het volume van een vaste stof liggen meestal vast. De krachten die deeltjes naar elkaar toe trekken zijn bijzonder sterk in vaste stoffen, waardoor ze op bepaalde posities dicht bij elkaar blijven. Dit helpt voorkomen dat een vaste stof uit elkaar valt of wordt samengedrukt. De dichtheid van vast materiaal neemt toe bij lagere temperaturen. Hoe kouder de temperatuur, hoe zwakker de trillingen van deeltjes, waardoor ze nog strakker samenpakken. Vaste stoffen kunnen worden geclassificeerd als kristallijn, met deeltjes strak gerangschikt in geometrische patronen, of ze kunnen worden geclassificeerd als amorfe vaste stoffen. De kristallen in amorfe vaste stoffen, zoals klei, zijn losser en willekeurig gerangschikt, waardoor de vorm van het materiaal kan worden gewijzigd.
Vloeistof
•••Ablestock.com/AbleStock.com/Getty Images
In de vloeibare fase hebben de deeltjes waaruit een stof bestaat meer bewegingsvrijheid. Deze beweging wordt bereikt doordat de deeltjes thermische energie verkrijgen. De vorm van een vloeistof wordt bepaald door de vorm van de houder. Hoewel de deeltjes in een vloeistof niet zo stevig aan elkaar zijn 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 die ze losjes bij elkaar houdt. Omdat deeltjes in een vloeistof verder uit elkaar liggen, is het volume van een stof in de vloeibare fase groter dan het volume in een vaste fase.
Gas
•••YuriyS/iStock/Getty Images
De vorm en het volume van een gas wordt bepaald door de vorm en het volume van de houder. Echter, 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 zijn niet geordend. Dit komt doordat de krachten die deze deeltjes naar elkaar toe trekken zwak of afwezig zijn in de gasfase. Gasdeeltjes hebben veel kinetische energie, die voortdurend tussen deeltjes wordt doorgegeven terwijl ze bewegen en tegen elkaar botsen.
Overgang
•••mbudley/iStock/Getty Images
Faseovergangen vinden plaats door veranderingen in temperatuur, hoewel ze ook worden beïnvloed door 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 maken en een vloeistof te worden. Bij het kookpunt geeft warmte deeltjes in een vloeistof genoeg energie voor degenen op het oppervlak van een vloeistof om uit de structuur te ontsnappen en te verdampen, en als een gas de lucht in te gaan. Door de lage atmosferische druk kunnen vloeistoffen op een lagere temperatuur koken. Om gas vloeibaar te maken, moet het voldoende afkoelen zodat deeltjes energie kunnen verliezen en condenseren; bindingen vormen die stevig genoeg zijn om een vloeibare vorm te behouden Om een vloeistof een vaste stof te laten worden, moet deze bevriezen, zodat deeltjes heel weinig energie hebben en samengetrokken worden door zeer hechte bindingen.