De tre almindelige faser (eller tilstande) af stof er gasser, væsker og faste stoffer. Gasser har den laveste massefylde af de tre, er meget komprimerbare og fylder fuldstændigt enhver beholder, hvori de anbringes. Gasser opfører sig på denne måde, fordi deres intermolekylære kræfter er relativt svage, så deres molekyler bevæger sig konstant uafhængigt af de andre tilstedeværende molekyler. Faste stoffer er derimod relativt tætte, stive og ikke-komprimerbare, fordi deres intermolekylære kræfter er så stærke, at molekylerne stort set er låst fast på plads. Væsker er relativt tætte og inkompressible ligesom faste stoffer, men de flyder let for at tilpasse sig formen af deres beholdere ligesom gasser. Vi kan derfor konkludere, at summen af de intermolekylære kræfter i væsker ligger mellem dem i gasser og i faste stoffer. Figur 10.1.1 sammenligner de tre stoftilstande og illustrerer forskellene på molekylært niveau.

Et givet stofs tilstand afhænger i høj grad af betingelserne. H2O findes f.eks. almindeligvis i alle tre tilstande: fast is, flydende vand og vanddamp (dets gasform). Under de fleste forhold møder vi vand som den væske, der er afgørende for livet; vi drikker det, laver mad med det og bader i det. Når temperaturen er kold nok til at omdanne væsken til is, kan vi stå på ski eller skøjter på det, pakke det ind i en snebold eller en snekegle og endda bygge boliger med det. VanddampSkelnen mellem en gas og en damp er subtil: Udtrykket damp henviser til den gasform af et stof, der er flydende eller fast under normale forhold (25 °C, 1,0 atm). Kvælstof (N2) og ilt (O2) betegnes således som gasser, men gasformigt vand i atmosfæren kaldes vanddamp. er en bestanddel af den luft, vi indånder, og den dannes, når vi opvarmer vand til madlavning eller til at lave kaffe eller te. Vanddamp ved temperaturer over 100 °C kaldes damp. Damp bruges til at drive store maskiner, herunder turbiner, der producerer elektricitet. Egenskaberne ved de tre tilstande af vand er opsummeret i tabel 10.1.1

Den geometriske struktur og de fysiske og kemiske egenskaber ved atomer, ioner og molekyler afhænger normalt ikke af deres fysiske tilstand; de enkelte vandmolekyler i is, flydende vand og damp er f.eks. alle identiske. Derimod afhænger et stofs makroskopiske egenskaber i høj grad af dets fysiske tilstand, som bestemmes af intermolekylære kræfter og forhold som temperatur og tryk.

Figur 10.1.2 viser placeringen i det periodiske system af de grundstoffer, der almindeligvis findes i gasformig, flydende og fast tilstand. Bortset fra brint er de grundstoffer, der forekommer naturligt som gasser, placeret i den højre side af det periodiske system. Af disse er alle ædelgasserne (gruppe 18) monatomare gasser, mens de andre gasformige grundstoffer er diatomare molekyler (H2, N2, O2, F2 og Cl2). Oxygen kan også danne en anden allotrope, det meget reaktive triatomare molekyle ozon (O3), som også er en gas. I modsætning hertil er brom (som Br2) og kviksølv (Hg) væsker under normale forhold (25 °C og 1,0 atm, almindeligvis benævnt “rumtemperatur og -tryk”). Gallium (Ga), som kun smelter ved 29,76 °C, kan omdannes til en væske ved blot at holde en beholder med det i hånden eller opbevare den i et rum uden aircondition på en varm sommerdag. Resten af grundstofferne er alle faste stoffer under normale forhold.

Mange af de grundstoffer og forbindelser, som vi hidtil er stødt på, findes typisk som gasser; nogle af de mere almindelige er anført i tabel 10.1.2 . Gasformige stoffer omfatter mange binære hydrider, såsom hydrogenhalogeniderne (HX); hydrider af chalcogenerne; hydrider af gruppe 15-elementerne N, P og As; hydrider af gruppe 14-elementerne C, Si og Ge; og diboran (B2H6). Desuden er mange af de simple kovalente oxider af ikke-metallerne gasser, f.eks. CO, CO2, NO, NO2, NO2, SO2, SO3 og ClO2. Mange organiske forbindelser med lav molekylmasse er også gasser, herunder alle kulbrinter med fire eller færre kulstofatomer og simple molekyler som f.eks. dimethylether , methylchlorid (CH3Cl), formaldehyd (CH2O) og acetaldehyd (CH3CHO). Endelig er kølemidler som f.eks. chlorfluorcarboner (CFC) og hydrochlorfluorcarboner (HCFC) gasser, der let kan gøres flydende ved komprimering, og væsker kan til gengæld omdannes til gasser ved at sænke trykket på væskerne. Faseændringen fra væske til gas i rørene inde i køleskabet afkøler, mens kompressionen i spoler i bunden eller på bagsiden af køleskabet opvarmer rummet. Ammoniak og SO2 er andre komprimerbare gasser, der har været anvendt som kølemidler, men som ikke kan anvendes i boliger på grund af deres giftige natur. Ammoniak anvendes stadig som kølemiddel i store erhvervsområder på grund af dets effektivitet og lave pris.

Alle de tidligere nævnte gasformige stoffer (bortset fra de monatomiske ædelgasser) indeholder kovalente eller polære kovalente bindinger og er upolære eller polære molekyler. I modsætning hertil forhindrer de stærke elektrostatiske tiltrækninger i ionforbindelser, såsom NaBr (kogepunkt = 1390°C) eller LiF (kogepunkt = 1673°C), at de kan eksistere som gasser ved stuetemperatur og tryk. Desuden er de letteste medlemmer af en given familie af forbindelser sandsynligvis gasser, og kogepunkterne for polære forbindelser er generelt højere end kogepunkterne for upolære forbindelser med samme molekylmasse. Derfor er det i en given serie af forbindelser mest sandsynligt, at de letteste og mindst polære stoffer i en given serie af forbindelser vil være gasser. Med relativt få undtagelser er forbindelser med mere end ca. fem atomer fra periode 2 eller lavere imidlertid for tunge til at kunne eksistere som gasser under normale forhold.

Selv om gasser har en lang række anvendelsesmuligheder, men en særlig grum anvendelse af et gasformigt stof menes at være blevet anvendt af perserne mod den romerske by Dura i det østlige Syrien i det tredje århundrede e.Kr. Perserne gravede en tunnel under bymuren for at komme ind og erobre byen. Arkæologiske beviser tyder på, at da romerne svarede med modtunneler for at stoppe belejringen, antændte perserne bitumen- og svovlkrystaller for at producere en tæt, giftig gas. Det er sandsynligt, at bælge eller skorstene fordelte de giftige dampe. Resterne af ca. 20 romerske soldater blev fundet ved foden af bymuren ved indgangen til en tunnel, der var mindre end 2 m høj og 11 m lang. Da det er højst usandsynligt, at perserne kunne have slagtet så mange romere ved indgangen til et så begrænset rum, spekulerer arkæologerne i, at de gamle persere brugte kemisk krigsførelse for at få succes med at erobre byen.