Quando un liquido si avvicina al suo punto di congelamento, le minuscole particelle di materia al suo interno, come atomi o molecole, subiscono una diminuzione della loro energia cinetica media. Ciò significa che iniziano a muoversi più lentamente e perdono la capacità di superare le forze attrattive tra di loro.

Di conseguenza, le particelle iniziano ad organizzarsi in schemi più fissi e regolari, formando strutture cristalline. La formazione di questi cristalli segna il passaggio dalla fase liquida a quella solida, ovvero il liquido congela e si trasforma in solido.

Questo processo di cristallizzazione avviene tipicamente in tutto il liquido quando la temperatura raggiunge il punto di congelamento, causando la solidificazione dell'intero liquido. Tuttavia, in alcuni casi, il processo di congelamento può iniziare in punti di nucleazione specifici, come impurità o superfici di contenitori, e poi diffondersi in tutto il liquido man mano che più particelle si attaccano ai cristalli in crescita.

La disposizione specifica delle particelle nella struttura cristallina dipende dalla sostanza e dalle sue proprietà molecolari. Sostanze diverse possono presentare strutture cristalline diverse, portando alla formazione di fasi solide distinte con proprietà fisiche variabili.