Cuando los átomos ganan energía, los electrones saltan a órbitas más altas y todo el átomo se mueve con más energía. A niveles de energía establecidos, el átomo cambia su estado físico de materia de sólido a líquido a gas y plasma .
El átomo en su conjunto no gana energía; Toda la energía se almacena en los electrones, que orbitan el núcleo en capas. Los electrones que están excitados o energizados se mueven hacia afuera de una capa a otra, interrumpiendo la estructura cristalina de los sólidos, la estructura menos energética, y permite que los átomos fluyan libremente en un estado líquido. Este estado líquido no es fácilmente compresible, ya que aún retiene el contacto cercano entre los átomos. Cuando un átomo gana más energía, se convierte en un gas que, a diferencia de un líquido, se puede comprimir.
En el cuarto estado de la materia, el plasma, los electrones en el átomo gaseoso se vuelven tan energéticos que escapan al átomo por completo. Este estado caliente de la materia está compuesto completamente de electrones e iones libres de energía. Las propiedades únicas de los plasmas llevaron al desarrollo de televisores de plasma, y los investigadores están investigando las posibilidades de utilizar hidrógeno de plasma, un campo de electrones libres y protones desnudos, en reactores de fusión nuclear para crear fuentes de energía limpias y abundantes.
