Soms ook wel de vierde toestand van materie genoemd, plasma bestaat uit geïoniseerd gas waarin een of meer elektronen niet zijn gebonden aan een molecuul of atoom. Zo'n exotische stof zie je misschien nooit, maar je komt dagelijks vaste stoffen, vloeistoffen en gassen tegen. Veel factoren beïnvloeden in welke van deze toestanden materie bestaat.
Intermoleculaire krachten aan het werk
Atomen, de basisbouwstenen van materie, vormen samen moleculen zoals water. Intermoleculaire krachten (IMF) tussen moleculen helpen bij het bepalen van de fase van een stof. Wanneer het IMF zwak is, is een stof meestal een gas wanneer de atmosferische druk 1 atm is (een eenheid van standaard atmosferische druk) en de temperatuur 25 graden Celsius (77 Fahrenheit) is. Omgekeerd zal de stof waarschijnlijk een vaste stof zijn bij diezelfde druk en temperatuur als het IMF sterk is.
Vaste stoffen, vloeistoffen, gassen en deeltjes
Verschillende fasen van materie gedragen zich op unieke manieren. In een vaste stof is de aantrekkingskracht tussen deeltjes groter dan hun bewegingsenergie - deeltjes zijn ook dichtbij. Deeltjes in vloeistoffen zijn dichtbij, maar hun energie van beweging en aantrekking zijn ongeveer hetzelfde. Ten slotte zijn gasdeeltjes ver uit elkaar en is hun aantrekkingskracht kleiner dan hun bewegingsenergie.
Faseovergangen
Temperatuur, druk en de samenstelling van een stof beïnvloeden de manier waarop deze van fase verandert. Een fasediagram toont de fasen die verschillende stoffen aannemen bij verschillende temperaturen en drukken. Verdamping, condensatie, sublimatie, depositie, bevriezing en smelten zijn enkele van de manieren waarop faseveranderingen plaatsvinden. Verdamping vindt plaats wanneer vloeistof in gas verandert, terwijl condensatie het proces beschrijft waarbij gas weer vloeibaar wordt. Wanneer water verdampt, vindt verdamping plaats en kan waterdamp door condensatie terugkeren naar de vloeibare toestand. Sommige stoffen, zoals vast koolstofdioxide (droogijs) kunnen rechtstreeks van de vaste toestand naar de gastoestand gaan - wetenschappers noemen dit sublimatie. Depositie is het tegenovergestelde proces - een gas omzeilt de vloeibare toestand en verandert in een vaste stof. Bevriezen verandert van vloeibaar naar vast en smelten verandert van vast naar vloeibaar.
Faseverschillen
Een stof kan overgaan van vloeibaar naar gas door te koken, van vloeibaar naar vast door bevriezen en van vast naar vloeibaar door te smelten. IJs, vloeibaar water en waterdamp kunnen uit dezelfde moleculen bestaan, maar ze verschillen op verschillende belangrijke manieren. Het is bijvoorbeeld moeilijk om een vaste stof of vloeistof in hoge mate te comprimeren, maar je kunt een gas gemakkelijk comprimeren. Vloeistoffen en gassen nemen de vorm aan van hun containers, maar vaste stoffen niet. Gassen hebben een extra vermogen om uit te zetten wanneer ze de vorm van een container aannemen en overeenkomen met het volume van de container.