二氧化硅是一种无机化合物，其为原子晶体，化学式为SiO2代表的是二氧化硅中硅氧原子个数比，并不是分子式。
二氧化硅的化学式为SiO2，有晶态和无定形两种形态。[2] 硅原子和氧原子长程有序排列形成晶态二氧化硅，短程有序或长程无序排列形成非晶态二氧化硅[2] 。硅氧共价键(Si-O)是自然界发现强度最高的化学键之一，二氧化硅中连接硅氧原子的Si-O共价键的强度很高，因此二氧化硅通常表现出诸多优良的物理性质，同时二氧化硅也具备很高的化学稳定性[3] 。
自然界中存在的二氧化硅如石英、石英砂等统称硅石。[2]
纯石英为无色晶体，大而透明的棱柱状石英晶体叫作水晶，含微量杂质而呈紫色的叫紫水晶，浅黄、金黄和褐色的称烟水晶。[2] 玉髓、玛瑙和碧玉都是含有杂质的有色石英晶体。沙子是混有杂质的石英细粒。蛋白石、硅藻土则是无定形二氧化硅。[2]
二氧化硅用途很广泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、气凝胶毡、硅铁、型砂、单质硅、水泥等，在古代，二氧化硅也用来制作瓷器的釉面和胎体。[2]
一般的石头主要由二氧化硅、碳酸钙等成分构成。[2] 晶态二氧化硅的熔点1723℃，沸点2230℃，不溶于水。除氟气和氢氟酸外，二氧化硅跟卤素、卤化氢和无机酸均不反应，但能溶于热的浓碱、熔融的强碱或碳酸钠中。[2]
此外，高温时二氧化硅能被焦炭、镁等还原。常温时强碱溶液与SiO2会缓慢反应生成硅酸盐，故贮存强碱溶液的玻璃瓶不能用磨口玻璃塞（玻璃中含SiO2），否则会生成有黏性的硅酸钠Na2SiO3，使瓶塞和瓶口黏结在一起。由于SiO2能与氢氟酸反应，因此不能用玻璃容器盛放氢氟酸。[2]
二氧化硅形成一系列不同的同质多象变体，如石英、方石英和鳞石英，此外还有奇石英、柯石英和斯石英。特别是低温石英，其简称为石英，是其中最常见的一种，并且是地球外壳的主要组分之一。
常见的石英在常压条件下可发生晶型转变形成多种不同的变体，分别是：低温石英、高温石英、低温鳞石英、中温鳞石英、高温鳞石英、低温方石英、高温方石英、奇石英、柯石英、斯石英等。不同晶型二氧化硅的物理性质如表1[4] 所示[5] 。二氧化硅的不同晶型之间的转变分为两种类型：一、涉及化学键的破坏与形成的重建型转变，这种转变发生在不同种类晶态二氧化硅之间，转化速度慢；二、同一晶体结构的高、低温型之间的位移型转变，过程中不涉及化学键的断裂与生成，具有转变迅速且可逆的特点[6] 。