Bütün cisimler, atom denilen küçük taneciklerden oluşurlar. Atom cinslerine ve düzenlenmelerine bağlı olarak cisimlerin durumu ve görünüşü başka başka olur. Bir gazoz şişesini açınca çıkan hava kabarcıkları, gaz durumuna geçmiş maddelerdir. Bunlar karbondioksit kabarcıklarıdır. Hava, oksijen, azot, karbondioksit ve diğer bazı gazların bir karışımıdır. Bilim adamları cisimleri katılar, sıvılar ve gazlar olmak üzere üç grupta toplamaktadırlar. Bunlara bazen cismin halleri de denmektedir. Tuğla ve demir, katı cisim örnekleridir. Sıvı cisme örnekler, petrol ve sudur. Katı bir cisimde atomlar çok sıkı şekilde birbirine bağlanmışlardır ve birarada bulunurlar. Bu nedenle, tuğla veya demir gibi katı cisimlerin belirli bir şekli vardır. Dolayısıyle hacimleri de belirlidir, uzayda belirli bir yer kaplarlar.
Sıvı cisimde atomlar arası bağlar daha zayıftır. Bunlar birbirine göre hareket edebilirler; bu nedenle sıvılar akıyor deriz. Sıvı cismin belli bir şekli yoktur. içine konulduğu kabın şeklini alır. Uzun ince bir kaba konursa. bu şekli alır. Bu sıvıyı kısa, geniş bir kaba dökersek. kısa ve geniş kabın şekline girer. Fakat sıvının hacmi değişmez, aynı kalır. Sıvının belli bir şekli yoktur, fakat hacmi belirlidir. Bir gazın atomları ise çok zayıf bağlıdırlar ve sıvıya göre daha serbestçe hareketedebilirler. Olabildiği kadar fazla hacme yayılmak isterler. Belli miktarda gaz, bir kaba konursa. kabın bütün hacmine vavılır. Aynı miktar gaz, iki kat hacimde bir kaba konunca. onun da bütün hacmini kaplar. iki kat hacimde bir yeri kapladığından. hacmiiki kat artmış olur. Dolayısıyle, bir gazın ne belirli bir şekli, ne de belirli bir hacmi vardır.
Sıvılar ve gazlar akabilen maddeler olduklarından ikisine birden akışkanlar adı verilir. Akışkan sözcüğünün yalnız sıvıları nitelediğini sanmak yanlıştır; çünkü hava ve diğer bütün gazlar da akışkandırlar. Bir kabda bulunan bir gazın molekülleri kabın çeperlerine çarpar ve topların masaya çarpıp geri gelmesi gibi, geri sıçrarlar. Her çarpışta da kabın çeperini bir miktar iterler. Bu itme etkilerinin tümüne gazın basıncı denir. Bir otomobil lastiğini veya bir balonu sıkmak isteyince, bu basınç elle de hissedilebilir.
Bir gazın hacmi artarsa. moleküller daha rahat hareket edebilecekleri bir hacim bulurlar. Belli. bir zamanda daha az sayıda tanecik (rnolekül) kabın çeperlerine çarpar. Yani çeperleri daha az iterler; gazrn basıncı daha azdır.Bunun tersi de doğrudur. Belli bir miktar gaz, büyük bir kabdan küçük bir kaba alınırsa, hacmi azalır. Moleküller daha küçük bir hacimde hareket olanağı bulurlar. Her sarıive çeperlere daha fazla sayıda molekül çarpar, yani gazın basıncı artar. Basınç ve hacim arasındaki bu ilişki, ilk olarak 1660′da ingiliz fizikçisi Robert Boyle tarafından bulunmuştur. Boyle, belli miktar havanın. hacmi yarıya indirilince. basıncının iki kata çıktığını görmüştür. Aynı şekilde, hacim iki kata çıkartimca da basınç yarıya düşmüştür. Bu bağıntı Boyle yasası olarak bilinir. Boyle, deneylerini hava üzerinde yapmış olmakla birlikte, bu bağıntı bütün gazlar için geçerlidir. Boyle yasasına göre; belli miktarda gazın basıncıyla hacminin çarpımı değişmeyen bir değerdir. Değişmeyen, aynı kalan bir değer demektir.
Böyle yasası, ancak gazların sıcaklığı aynı kaldığı zaman geçerlidir. Gazlar rsrtıhrsa, molekülleri daha hızlı hareket eder. Kabın çeperlerine daha hızlı çarparlar. Dolayısıyle daha büyük kuvvetle çarparlar. Yani, basınçları artar. Fazlalaşan kuvvetler, kabın çeperlerini iterekdaha büyük hacim oluşturmak isterler. Çeperler hareket edebiliyorsa, lastik balonlarda olduğu gibi, gazın hacmi artmış olur.
Bu yüzden, gazların sıcaklığı artarsa. hacim aynı kalınca basınçları artar diyebiliriz. Bu ilke, gazlarla ilgili ikinci yasayı oluşturur. Bu durum 1787′ de Fransız bilgini Jacques Charles tarafından saptandığından, bu yasaya Charles (Şarl) yasası denir. Charles’dan habersiz olarak çalışan başka bir bilgin de birkaç yıl sonra aynı yasayı bulmuştur. Bu bilginin adı Gav Lussac olduğundan bu yasaya Gaylussac yasası da denir.
Bir kabdaki gazın molekülleri serbestçe hareket ederler. Kabda küçük delikler varsa, gaz molekülleri buralardan dışarı kaçarlar ve kab boşalır. Eğer aynı kaba iki ayrı cins gaz konrnuşsa, ikisinin molekülleri de bağimsız olarak hareket ederler ve gazlar karışır. Gazların küçük deliklerden çıkaoilrnesine ve birbiriyle karışabilmesine yayılma (difüzyon) denir. Bir gaz bir kabda tutuluvorsa, molekülleri ancak kabın içinde serbesttirler. Sınırlı bir ortamda değilse, gaz molekülleri alabildiğine yayılırlar. Ancak bir kuvvet onları bir araya gelmeye zorlarsa bir araya gelirler. Hava tek cins bir gaz değildir, çeşitli gazların karışımıdır. Havanın bulunduğu hacim, uzay son derece geniştir. Fakat hava bütün uzava yavılmaz.
Atmosferi oluşturur ve Dünyanın çevresini bir kuşak gibi sarar. Bunun nedeni, yerçekimi nedeniyle moleküllerin belirli bir yerden uzağa gidememesidir. Gazların sıcaklığı azaltılırsa, moleküller daha yavaş hareket ederler. Sıcaklık daha da düşürülürse, moleküller birbirlerine vaklaşırlar. Giderek sıvı duruma dönüşürler. Soğurna sürerse, moleküller daha da yaklaşır ve katı duruma geçerler.
Bu işlem tersine de yapılabilir. Bir katı cismin sıcaklığı arttırılırsa, katı cisim ergir, sıvı duruma geçer. Sıcaklık arttırılması sürdürülürse, sıvıdan gaza dönüşür. En basit örnek buzdur. Buz eriyince su olur, su ısıtılırsa buhar olur. Demir ve diğer metaller de gerektiği kadar ısıtılarak gaz durumuna dönüştürülebilir. Çok yüksek sıcaklıklarda bütün maddeler gaz şekline geçerler. Örneğin Güneşte katı ve sıvı maddeler yoktur. Güneş çok sıcak gazlardan oluşmuş dev bir yuvardır. 200 yıl öncesine kadar, gazların çeşitli olduğu bilinmiyordu. Yalnızca hava var sanılıyordu. 1774 yılında Ingiliz bilgini Priestley, civanın değişik durumlarını inceledi. Cıvanın sıvı şeklindevken bir kabda ısıtılınca, gaz şeklini aldığını gösterdi. Çıkan gazı bir kabda topladı ve inceledi. Gaza bir mum ıŞııtı tutulunca daha parlak yandığını gördü.
Daha sonra, gazın bulunduğu kaba bir fare koydu. Farenin, normalden daha canlı hareket ettiğini gördü. Aynı gazı kendisi de soludu. Bir süre kendinde bir ferahlık ve rahatlık duydu. Bulduğu gaza iyi hava adını verdi. Oysa bu gaz, çevresindeki havanın içinde de vardı. Çünkü bulunan gaz oksijenden başka bir şey değildir.Bir kaç yıl sonra Fransız bilgini Lavoisier, Priestley’in deneyini yeniden yaptı ve Priestley’inbulduğu gazın, havada da bulunduğunu ortaya koydu; adına da oksijen dedi. Bilginler, oksijenin nasıl yapılacağını öğrenince, denevlere başladılar.
Oksijenin birçok maddeyle kimyasalolarak birleşip yeni maddeler oluşturduğu anlaşıldı. Bu işleme oksitlenrne ve elde edilen bileşiklere de oksit adı verildi. Yanma olayının da bir oksitlenme olduğu ortaya çıktı. Örneğin odun yandığı zaman, içindeki karbon ve hidrojen atomları, havadaki oksijenle birleşerek yeni bileşikler oluştururlar. Oksitlenme oluncaısı biçiminde enerji açığa çıkmaktadır. Bir yakıtın yanması olayı bu şekilde olur ve sıcak bir alev çıkar. Fakat oksitlenme yavaş olursa, yanma ve alev görülmez. Örneğin, demirin paslanması yavaş oksitlenrnedir. Demirin atomları oksijenle birleşerek pas oluştururlar. Pasın kimyasal adı demir oksittir.
Başka tür bir oksitlenme de insan vücudunda gerçekleşir. Hücreler besin şeklinde alınan yakıtı çok yavaş olarak yakarlar. Soluk alırken insan, hava ve dolayısıyle oksijeni içine doldurur; besinieri yakar ve karbondioksitle suya dönüştürür ve besinlerdeki enerji açığa çıkar.
Lavoisier’nin oksijenin havada bulunduğunu ortaya koyması birçok kimyasal buluşlara yol açtı. Bilim adamları birçok gaz çeşitleri buldular ve özelliklerlnlaraştrrdılar. Azot, Dünyada en çok bulunan bir gazdır. Havanın beşte biri oksijen, beşte dördü azottur. Azotun rengi, tadı ve kokusu yoktur. Azot bileşikleri, bitki ve hayvanların gelişmesi için gereklidir; bu yüzden azot, önemli bir gazdır.
Karbondioksit de önemli bir gazdır. Karbonla oksijen gazının bir bileşiğidir. Havada az miktarda vardır: soluk verirken insan da karbondioksit Çıkarır. Karbondioksit, yeşil bitkilerin besin oluşturması olayında (fotosentez) gereklidir. Hidrojen, serbest durumda az bulunur. Fakat diğer maddelerle çok kolay birleşir. Oksijen le birleşerek suyu oluşturur. Hidrojen atomiarı bütün canlılarda, odun ve kömür gibi yakıtlarda da vardır. Hidrojen gazı, gazların en hafifidir. Son derece tehlikelidir; çünkü havayla birleşince patı ayabilir.
Gazların Kinetik Teorisi: Gazların kinetik teorisi, gazları sürekli hareket halinde, tamamen esnek (elastik)ve aralarında oldukça büyük uzaklıklardakarşılıklı hiç bir interaksiyon olmadan hareket etmekte serbest olan, olağanüstü yüksek sayıda taneciklerden (moleküller ya da atomlar) oluşan sistemler olarak tasarlar. Bu şema sadece mükemmel gazlar ve moleküllerin birbirlerine yapışma (kohezyon) enerjilerini kinetik enerjileri yaninda ihmal ettirecek kadar yüksek sıcaklıklardaki gerçek gazlar için geçerlidir. Bu görüşe göre bir gazı niteleyen termodinamik büyüklüklerin gazı teşkil eden taneciklerin davranışlarının istatistiksel bileşkesi gibi yorumlanmaları gerekir.