二氧化硅又稱硅石，化學式SiO₂。自然界中存在有結晶二氧化硅和無定形二氧化硅兩種。結晶二氧化硅因晶體結構不同，分為石英、鱗石英和方石英三種。純石英為無色晶體，大而透明棱柱狀的石英叫水晶。若含有微量雜質的水晶帶有不同顏色，有紫水晶、茶晶、墨晶等。普通的砂是細小的石英晶體，有黃砂(較多的鐵雜質)和白砂(雜質少、較純凈)。二氧化硅晶體中，硅原子的4個價電子與4個氧原子形成4個共價鍵，硅原子位于正四面體的中心，4個氧原子位于正四面體的4個頂角上，SiO₂是表示組成的最簡式，僅是表示二氧化硅晶體中硅和氧的原子個數之比。二氧化硅是原子晶體。

    SiO₂中Si—O鍵的鍵能很高，熔點、沸點較高（熔點1723℃，沸點2230℃）。折射率大約為1.6.各種二氧化硅產品的折射率為：石英砂為1.547；粉石英為1.544；脈石英為1.542；硅藻土為1.42~1.48；氣相白炭黑為1.46；沉淀白炭黑為1.46。

    自然界存在的硅藻土是無定形二氧化硅，是低等水生植物硅藻的遺體，為白色固體或粉末狀，多孔、質輕、松軟的固體，吸附性強。