二氧化硅（化學式SiO?）是地球地殼中最常見的化合物之一，由硅原子與氧原子以1:2的比例結合形成穩定的四面體結構。自然界中它以結晶態（如石英、水晶）或無定形態（如蛋白石）廣泛存在，在沙灘的砂粒中占比高達90%以上。這種物質具有1723℃的高熔點（α-石英相變點），硬度達到莫氏7級，化學性質極其穩定，僅能與氫氟酸發生顯著反應。

工業領域的應用尤其需要關注其變體特性，特別是氣相法白炭黑（粒徑7-40nm）和沉淀法二氧化硅（孔徑2-50nm）在橡膠增強方面的差異。作為食品添加劑（E551）時，其抗結塊性能取決于粒徑控制（通常20-300μm），而半導體級高純硅要求純度達99.9999%（6N級）。在光電領域，熔融石英的透光范圍涵蓋深紫外到近紅外（170nm-3500nm），這使得它成為光纖通信的核心材料。

值得注意的是，納米二氧化硅（比表面積50-380m2/g）展現出獨特的量子效應，被廣泛應用于藥物載體和涂料改性。生物體內也存在硅元素，某些海洋生物（如硅藻）甚至利用二氧化硅構建細胞壁，這種生物礦化機制啟發了新型仿生材料的研發。不同晶型如α-石英、β-石英、鱗石英之間的相變溫度（573℃、870℃）直接影響了耐火材料的選用標準。