La matèria pot existir en tres fases diferents: gasosa, líquida i sòlida, depenent de les condicions de pressió i temperatura. En la fase gasosa, les forces d'interacció entre les diferents mol.lècules o àtoms son petites, i la distància promig de les mol.lècules o àtoms en la fase gasosa acostuma a ser gran, de manera que la seva densitat (massa per unitat de volum) és baixa. En la fase líquida, aquesta distància es fa més curta, i la densitat és més gran. Finalment en la fase sòlida, els àtoms o mol.lècules es troben a distàncies molt petites, tenint el valor més gran de la densitat. L'aigua és una excepció d'aquest comportament típic. La densitat de la fase sòlida (gel) és menor que la de la fase líquida ja que el volum del sòlid és major que el del líquid. Aquest comportament anòmal és degut a l'existència d'enllaços entre els àtoms d'hidrogen de les diferents mol.lècules (ponts d'hidrogen). Aquests enllaços són molt direccionals i fan que el gel adopti una estructura hexagonal que és poc compacta.