Doğada maddeler üç halde bulunurlar: katı, sıvı ve gaz. Kütlesi ve hacmi olan, boşlukta yer kaplayan her şeye madde denir. Sıcaklık ya da basınç değiştiğinde madde hal değiştirerek katıdan sıvıya veya sıvıdan gaza dönüşebilir. Örneğin, oda sıcaklığındaki su donunca buz, kaynayınca buhara dönüşür. Bu buhar da suyun gaz halidir. Bir maddenin katı, sıvı veya gaz halinde bulunması moleküllerin birbirine yakın veya uzak olmasına bağlıdır. Gaz hali, maddenin yoğunluğunun en az olduğu ve moleküller arasındaki uzaklığın en fazla olduğu haldir.

Hava, çeşitli gazların karışımıdır. Dünyadaki atmosferin yüzeye yakın bölümlerinde hacim olarak %78 azot, %21 oksijen, ve %1 oranında karbondioksit, su buharı, helyum ve diğer gazlar bulunur. Havadaki bu gazlar birbiriyle kimyasal olarak birleşmiş halde değildir.

Kimyasal elementlerden 11'i, oluşan sıcaklık ve basınç koşulları altında gaz halindedir. Bu elementler, oksijen, azot, klor, hidrojen, flor ve soy gazlar olarak bilinen helyum, kripton, argon, neon, ksenon ve radondur. Soy gazlar, tepkimeye girmedikleri için eylemsiz veya asal gazlar olarak adlandırılır.

Gaz halindeki maddeler, atom veya moleküller arasında boşlukların en çok olduğu haldir. Bu maddeler arasında doğal gaz, petrol gazları, parfüm kokusu, soluduğumuz hava, kolonya kokusu ve soğan kokusu gibi örnekler verilebilir. Gaz maddelerinin belirli bir hacmi veya şekli yoktur. Gazlar, birbiriyle her oranda karışabilir ve bu karışımlar homojendir. Gazın basınç veya sıcaklığının az miktarda değişmesi, gazın hacminde büyük değişiklikler meydana getirir. Gazlar, konuldukları kabın şeklini alır ve ortamı tamamen doldururlar. Örneğin, top ve araba lastiklerinin içinde sıkıştırılmış hava bulunur.

Gazların çoğu renksizdir. Renksiz olmalarının dışında birçok gazın kendine özgü özellikleri vardır ve bu özelliklerle birbirinden ayrılırlar. Gazların belirli bir hacmi yoktur, uçucudurlar ve sıkıştırılabilirler. Gazları oluşturan tanecikler arasındaki çekim kuvveti azdır ve aralarındaki boşluklar oldukça fazladır. Bütün gazların genişleme ve sıkışma katsayıları aynıdır. Ancak sıvı ve katıların böyle bir özelliği yoktur. Bu nedenle gazlar, katı ve sıvı maddelere göre daha kolay incelenir.