Tuỳ theo điều kiện ngoài, các chất có thể tồn tại ở một trong ba trạng thái: rắn lỏng hay khí. Sau đây ta lần khảo sát trạng thái rắn và lỏng.
Khác với khí, vật rắn hay khối lỏng có thể tích nhất định khi nhiệt độ và áp suất không đổi. Riêng vật rắn còn giữ nguyên hình dạng.
Thuật ngữ trạng thái có thể dùng để chỉ một dạng tập hợp của chất như: trạng thái khí, trạng thái lỏng, trạng thái rắn (trong trường hợp này có thể thay bằng thuật ngữ thể, như thể khí, thể lỏng, thể rắn), hoặc để chỉ một dạng tồn tại xác định bởi một số đại lượng nào đó.
Ví dụ ta nói: Một lượng khí được làm biến đổi từ trạng thái 1 (xác định bởi p1, V1, T1) sang trạng thái 2 (xác định bởi p2, V2, T2)
Quan sát: Cho bốn ảnh chụp của 4 vật rắn. Hình dạng bên ngoài của chúng có gì giống nhau, có gì khác nhau.
Có thể phân chia chất rắn thành hai loại: chất rắn kết tinh (như muối, thạch anh, và chất rắn vô định hình (như nhựa thông, hắc ín,…)
Về hình dạng bên ngoài, chất rắn kết tinh có dạng hình học, còn chất rắn vô định hình không có dạng hình học
Thạch Anh
Muối Ăn
Một số chất rắn như lưu huỳnh, đường,…) có thể là chất rắn kết tinh hay chất rắn vô định hình tuỳ thuộc vào việc người ta làm chúng rắn lại như thế nào.
Ví dụ nếu ta đun lưu huỳnh kết tinh cho nóng chảy ra (ở 350oC), rồi làm nguội đột ngột bằng cách đổ lưu huỳnh nóng chảy này vào nước lạnh, thì ta có lưu huỳnh vô định hình.Còn nếu ta để lưư huỳnh nguội dần dần cho đến khi đông đặc thì ta lại c1o lưu huỳnh kết tinh.

Tinh thể Lưu huỳnh
Nếu đập vỡ vụn hạt muối và nhìn vụn muối qua kính lúp, ta thấy các hạt vụn muối vẫn có dạng hình học.
Nếu đập vỡ vụn cục nhưa thông, ta thấy vụn nhưa thông có hình dạng bất kì.
Như vậy xét về hình dạng bên ngoài thì vật rắn kết tinh dù bị vỡ nhỏ ra vẫn có dạng hình học.
Các vật rắn có dạng hình học như vừa nói ở trên được gọi là các tinh thể.
Dùng những thiết bị hiện đại để khảo sát cấu trúc bên trong tinh thể, người ta thấy các hạt (nguyên tử, phân tử, ion,…) cấu tạo nên tinh thể chiếm những vị trí xác định, có trật tự và trật tự này được lặp lại tuần hoàn trong không gian. Dạng hình học của tinh thể có liên quan đến cấu trúc này.
Hạt ở mạng tinh thể có thể là ion dương hay âm (như ở mạnh tinh thể muối ăn) có thể chỉ là ion dương (như ở mạng tinh thể kim loại), có thể là nguyên tử (như ở tinh thể kim cương, silic, gemani,…) và có thể là phân từ ( như tinh thể CO2). Giữa các hạt trong mạng tinh thể có lực tương tác. Lực này phụ thuộc vào bản chất của các hạt và sự liên kết giữa chúng. Lực tương tác này có tác dụng duy trì cấu trúc mạng tinh thể.
Cấu Trúc Tinh Thể Muối Ăn
Cấu Trúc Tinh Thể Kim Cương
Một chất rắn có thể kết tinh theo nhiều kiểu cấu trúc tinh thể khác nhau. Chẳng hạn như Cacbon ở trạng thái rắn có thể là kim cương hay than chì
Một chất rắn được cấu tạo chỉ từ một tinh thể được gọi là vật rắn đơn tinh thể.
Một vật rắn được cấu tạo từ nhiều tinh thể con gắn kết hỗn độn với nhau được gọi là vật rắn đa tinh thể. Ví dụ: một tấm kim loại, một thỏi kim loại.
Thật ra, mỗi hạt cấu tạo nên tinh thể không đứng yên mà luôn dao động quanh vị trí cân bằng được xác định trong mạng tinh thể. Do đó, chuyển động nhiệt ở chất rắn kết tinh chính là dao động của mỗi hạt quanh vị trí cân bằng xác định của mạng.
Chuyển động nhiệt của chất rắn vô định hình là dao động của các hạt quanh vị trí cân bằng. Các vị trí cân bằng này được phân bố theo kiểu trật tự gần, nghĩa là đối với một hạt nào đó thì các hạt khác gần kề nó được phân bố có trật tự ( gần như ở trạng thái rắn kết tinh), song càng ra xa hạt nói tên thì không còn trật tự như vậy nữa.
Các dao động trên phụ thuộc nhiệt độ. Khi nhiệt độ tăng thì dap động mạnh lên.
Một tính chất đặc trưng của tinh thể là tính dị hướng. Tính dị hướng ở một vật thể hiện ở chỗ tính chất vật lí theo các phương khác nhau ở vật đó là không bằng nhau. Trái với tính dị hướng là tính đẳng hướng.
Tính dị hướng của tinh thể bắt nguồn từ sự dị hướng của cấu trúc mạng tinh thể.
Ví dụ như ở tinh thể than chì, các nguyên tử cacbon được sắp xếp thành các mạng phẳng song song. Liên kết giữa các nguyên tử cacbon ở cùng mặt phẳng vững chắc hơn liên kết giữa các nguyên tử nằm ở hai mạng phẳng khác nhau, do đó tách than chì theo lớp thì dễ dàng hơn nhiều so với tách than chì theo các phương khác. Đó là sự dị hướng của tính chất cơ của than chì.
Vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng vì chính nó là một tinh thể, mà tinh thể thì có tính dị hướng. Song vật rắn đa tinh thể lại không có tính dị hướng. Đó là vì các tinh thể con tạo thành vật được gắn kết với nhau một cách hỗn độn, nên tính dị hướng của mỗi tinh thễ con sẽ bù trừ lẫn nhau, làm cho toàn vật trở nên có tính đẳng hướng.
Vật rắn vô định hình không có tính dị hướng vì nó không có cấu trúc tinh thể.