Estado sólido é um dos três estados básicos da matéria que, à diferença do estado líquido e do gasoso, se caracteriza por uma relativa ordenação espacial de seus átomos numa estrutura de três dimensões.
A evolução de uma substância para o estado sólido a partir de sua forma líquida ou gasosa produz-se habitualmente por esfriamento ou aumento da pressão externa. A passagem do estado líquido ao sólido denomina-se solidificação ou cristalização, e a mudança inversa de estado recebe o nome de fusão. Ambos os processos envolvem uma variação intrínseca e idêntica de equilíbrio energético, constante para cada material e conhecida como calor de fusão. A evolução direta de sólido a gás, ou sublimação, realiza-se a baixas pressões. Em condições ambientais de pressão, a mudança de fases é normalmente gradual, de gás para líquido e de líquido para sólido.
Os átomos ou moléculas do cristal situam-se ou no vértice de cada retículo, ou no centro do retículo, ou ainda no centro de cada uma de suas faces. Essa disposição interna foi determinada mediante observação a partir da difração dos raios X, ou seja, do desvio sofrido pelos feixes dessa natureza que se fazem incidir sobre os sólidos.
A partir de uma perspectiva geral, distinguem-se quatro tipos de sólidos cristalinos: (1) metais e ligas metálicas; (2) cristais iônicos; (3) cristais covalentes; e (4) cristais moleculares. Os metais e ligas metálicas se caracterizam principalmente por apresentarem elevada condutividade da eletricidade e do calor. Essas características se explicam pela relativa liberdade de movimentos dos elétrons (partículas elementares de carga negativa) que ficam livres na rede ao se configurarem as ligações entre os átomos do metal.
Os cristais iônicos são agregados de íons, átomos ou moléculas que, durante transformações químicas, perderam ou capturaram elétrons e ficaram eletricamente carregados. Os íons positivos e negativos se distribuem de forma intercalada, razão pela qual as ligações resultantes se fundamentam nas forças compensadas de atração eletrostática existente entre eles. A rede dos cristais iônicos constitui um sal cuja condutividade elétrica e calorífica normalmente aumenta em relação direta com a temperatura.
Os cristais covalentes, como o diamante, o silício e o germânio, apresentam alta dureza e, freqüentemente, brilho. Ao contrário dos cristais iônicos ou salinos, comportam-se em geral como isolantes elétricos devido à ausência parcial ou total de cargas elétricas em sua estrutura.
Os cristais moleculares são substâncias que procedem de fases gasosas de acentuada estabilidade (como o dióxido de carbono, por exemplo). Exemplos são o hélio seco e o dióxido de carbono solidificado, as formas sólidas dos gases nobres (argônio, criptônio e xenônio) e numerosos compostos orgânicos constituídos basicamente de átomos de carbono e hidrogênio.
Alguns cristais moleculares e covalentes, assim como certas ligas metálicas e sais iônicos, são substâncias isolantes, não-condutoras de corrente elétrica a baixas temperaturas. Ao aumentar-se a temperatura acima de certo valor, contudo, sua condutividade aumenta sensivelmente. Esses materiais, que constituem intrinsecamente conectores e interruptores elétricos, em função da temperatura a que são submetidos, recebem o nome de semicondutores. Desde a segunda metade do século XX, esses materiais alcançaram importância transcendental na tecnologia eletrônica e cibernética.
A propriedade mais destacada dos sólidos amorfos é a falta de um ponto fixo de fusão, de modo que sua passagem para o estado líquido se verifica ao longo de um intervalo de temperaturas durante o qual adotam o chamado estado plástico. Algumas das aplicações dos vidros e dos materiais plásticos derivam de sua qualidade de serem facilmente moldáveis quando submetidos a aumentos de temperatura.