Quando os átomos ganham energia, os elétrons saltam para órbitas mais altas e todo o átomo se move com mais energia. Em níveis de energia definidos, o átomo muda seu estado físico da matéria de sólido para líquido, de gás para plasma .
O átomo como um todo não ganha energia; toda a energia é armazenada nos elétrons, que orbitam o núcleo em camadas. Elétrons que são excitados ou energizados se movem para fora de uma camada para a próxima, rompendo a estrutura cristalina dos sólidos, a estrutura menos energética, e permite que os átomos fluam livremente no estado líquido. Este estado líquido não é facilmente compressível, pois ainda mantém contato próximo entre os átomos. Quando um átomo ganha mais energia, ele se torna um gás que, ao contrário de um líquido, pode ser comprimido.
No quarto estado da matéria, plasma, os elétrons no átomo gasoso se tornam tão energéticos que escapam inteiramente do átomo. Este estado quente da matéria é composto inteiramente de elétrons e íons livres de energia. As propriedades únicas dos plasmas levaram ao desenvolvimento de televisores de plasma, e os pesquisadores estão investigando as possibilidades de usar o hidrogênio do plasma, um campo de elétrons livres e prótons vazios, em reatores de fusão nuclear para criar fontes de energia limpas e abundantes.
