Kimya, maddenin ve maruz kaldığı değişikliklerin incelenmesidir. Madde, kütlesi olan ve alan kaplayan her şeydir. Etrafımızdaki her şey maddedir; hava, su, toprak, dağlar, hatta vücudumuz bile madde örnekleridir. Madde, yeryüzünde yaygın olarak bulunan üç hale ayrılır – katı, sıvı ve gaz. Madde dördüncü hali olan plazma, doğal olarak yıldızların iç kısımlarında bulunur.
Katılar, kesin bir şekil ve hacim ile karakterize edilir. Katı halde parçacıklar (atomlar veya moleküller) çok yakından paketlenmiştir ve çok az bir hareket özgürlüğü altında güçlü bağlar tarafından sıkıca tutulurlar. Parçacıklar, sabit pozisyonlarında yalnızca hafifçe titrerler. Bu durum, katı maddeleri sıkıştırılamaz hale getirir. Buz, alüminyum ve altın, katı haldeki maddelerin örnekleridir.
Sıvılar belirli bir hacmi sahipken, şekilleri belirsizdir; içinde bulundakları kabın şeklini alırlar. Sıvılarda partiküller yakın şekilde yer almasına rağmen, partiküller arası güçler katılardan zayıftır. Partiküller titreşirler ve yer değiştirebilirler. Su, alkol ve yağ sıvı haldedir.
Gazlar sabit bir hacim ve şekle sahip değildir. Bulundukları kabın hacmini ve şeklini alırlar. Gazlarda partiküller birbirinden uzakta yer alır ve partiküller arasındaki kuvvetler çok zayıftır (ya da neredeyse ihmal edilebilir). Partilüller birbirlerine doğru serbestçe hareket edebilirler ve bu da gazları yüksek oranda sıkıştırılabilir yapar. Bu nedenle gazlar, katı ve sıvıların aksine çok daha küçük hacimlere sıkıştırılabilir ya da büyük hacimlere genişletilebilir. Oda sıcaklığında gaz halinde bulunan maddeler arasında helyum, oksijen, nitrojen ve karbon dioksit bulunur.
Maddenin dördüncü hali olan plazma, gaz halden gelişmiştir ve kayda değer sayıda elektrik yüklü parçacıklar içerir. Plazma gazlar gibi sabit bir şekle ve hacme sahip değildir ve katı ya da sıvılara göre daga az yoğundur. Yıldızların içi, şimşekler, kutuplardaki auroralar, kuyruklu yıldızın kuyruğu, plazma TV ekranları, floresan lambalar ve neon ışıklar birer plazma örneğidir.
Sıcaklık ve/veya basınçtaki değişimşer, maddenin bir halinden diğerine geçmesine sebep olabilir. Bu durum yakından bildiğimiz buzun erimesi ya da suyun kaynaması gibi süreçler ile örneklendirilir. Örneğin, katı haldeki buz ısıtılınca sıvı haldeki suya dönüşür. Daha fazla ısıtılırsa su gaz haldeki buhara dönüşür. Soğutma ise süreci tersine döndürür.
Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 1.2: Phases and Classification of Matter.
