Los materiales tienen una forma sólida, líquida y gaseosa. Cada una de estas formas se conoce como una 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.

Solid

Cuando un material se encuentra en su fase sólida, las moléculas se unen estrechamente. La forma y el volumen de un sólido generalmente son fijos. Las fuerzas que atraen partículas entre sí son particularmente fuertes en sólidos, manteniéndolos juntos 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 las hace aun más apretadas. Los sólidos se pueden clasificar como cristalinos, con partículas dispuestas estrechamente en patrones geométricos, o se pueden clasificar como sólidos amorfos. Los cristales en sólidos amorfos, como la arcilla, están dispuestos más suelta y aleatoriamente, lo que permite alterar la forma del material.

Liquid

En su fase líquida, las partículas que componen una sustancia tiene 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 contenedor. Aunque las partículas en un líquido no están unidas entre sí tan fuertemente 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 juntos 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

Se determina la forma y el volumen de un gas por la forma y el volumen de su contenedor. Sin embargo, a diferencia de un sólido, se escapará un gas si no hay tapa en su contenedor. Las partículas en un gas tienen una gran 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

Las transiciones de fase tienen lugar debido a los cambios de temperatura, aunque también están influenciados por la presión atmosférica. Un sólido se convierte en líquido cuando se lo calienta hasta su punto de fusión, donde el calor proporciona a las partículas energía suficiente para aflojar su estructura y convertirse en líquido. En el punto de ebullición, el calor proporciona a las partículas en un líquido la energía suficiente para que las que están en la superficie de un líquido escapen de la estructura y se vaporicen, moviéndose al aire como un gas. La baja presión atmosférica 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 como para mantener una forma líquida. Para que un líquido se convierta en un sólido, debe congelarse para que las partículas tengan muy poca energía y se unan entre sí mediante enlaces muy apretados.