La structure de la matière est fondée sur les particules élémentaires qui composent les atomes. Les atomes, constitués de protons, neutrons et électrons, s'assemblent pour former les molécules. Ces molécules, à leur tour, déterminent les propriétés macroscopiques des substances.
Dans un état solide, les particules (atomes, ions ou molécules) sont étroitement liées entre elles. Elles vibrent autour de positions fixes, conférant au solide une structure déterminée et une forme constante.
Les particules dans un état liquide sont moins liées entre elles qu'à l'état solide et peuvent se déplacer librement les unes par rapport aux autres, ce qui permet au liquide de prendre la forme de son contenant tout en conservant son volume.
À l'état gazeux, les particules sont très faiblement liées et se déplacent librement, comblant tout l'espace disponible et adaptant ainsi la forme et le volume de leur contenant.
La matière peut changer d'état physique sous l'influence de la température ou de la pression. Les principales transformations incluent : la fusion (solide à liquide), la vaporisation (liquide à gaz), la condensation (gaz à liquide), la solidification (liquide à solide), la sublimation (solide à gaz) et la déposition (gaz à solide).
Une réaction chimique implique la réorganisation des atomes pour créer de nouvelles substances. Les réactifs se transforment en produits, et cette transformation peut être associée à un échange d'énergie sous forme de chaleur ou de lumière.