Il n’est pas forcément évident de distinguer à l’échelle microscopique les différents états d’agrégation de la matière, en particulier l’état liquide et l’état gazeux.

Dans un solide cristallisé, il existe un ordre de position : chaque atome, ion ou molécule occupe une position bien définie. Il existe aussi un ordre d’orientation pour les édifices polyatomiques : les molécules ou les ions occupent une direction fixe, il n’y a pas de libre rotation. Les ordres de position et d’orientation sont observés sur des distances très grandes devant les distances intermoléculaires ou interatomiques. Ainsi, dans la glace, on trouve des molécules d’eau qui occupent des positions bien précises les unes par rapport aux autres, et qui s’orientent réciproquement de façon définie et prévisible, sur des distances qui peuvent dépasser 1.000 fois la distance entre deux molécules voisines.

À l’état fluide, il n’y a pas d’ordre de position ni d’orientation à grande distance. Connaître l’environnement d’une molécule d’eau de référence ne permet pas de savoir ce qui est observé à quelques diamètres moléculaires de distance.

La différence entre l’état liquide et l’état gazeux peut se faire microscopiquement par la comparaison de deux distances : • la distance a caractéristique d’une molécule ; • et la distance moyenne d entre deux molécules. Si d >> a, alors on rencontre des molécules à l’état gazeux, tandis que si d ≈ a , alors on rencontre des molécules à l’état liquide (les molécules sont alors en contact). Il existe différentes situations d’ordre entre état solide cristallisé (ordre de position et d’orientation) et état fluide (désordre de position et d’orientation). On observe ainsi l’existence de cristaux plastiques pour lesquels il existe un ordre de position mais un désordre d’orientation (les molécules tournent sur elles-mêmes). Il s’agit d’une phase intermédiaire entre le solide et le liquide. On observe aussi l’existence de cristaux liquides pour lesquels il existe un ordre d’orientation, mais une mobilité possible des molécules (absence d’ordre de position).