Cân bằng phản ứng NaOH + SiO2 | H2O + Na2SiO3 (và phương trình SiO2 + HF)

Silic đioxit là một chất vô cơ có công thức hóa học là SiO2, các nguyên tử silic và nguyên tử oxy được sắp xếp theo một dãy dài để tạo thành silic đioxit tinh thể, còn dãy ngắn hoặc dài thì sắp xếp không trật tự để tạo thành silic đioxit vô định hình.

Trong tinh thể silic đioxit, nguyên tử silic nằm ở tâm của tứ diện đều, còn 4 nguyên tử oxi nằm ở 4 góc của tứ diện đều. Nhiều tứ diện này được nối với nhau bằng các nguyên tử oxi ở các góc của mỗi khối nguyên tử là hai tứ diện được chia sẻ nghĩa là mỗi nguyên tử oxy được kết hợp với hai nguyên tử silic.

Dạng đơn giản nhất của silic đioxit là SiO2, nhưng SiO2 không đại diện cho một phân tử đơn giản (chỉ là tỷ lệ giữa số nguyên tử silic và oxy trong tinh thể silic đioxit). Tinh thể silica tự nhiên nguyên chất là một chất rắn cứng, giòn, không hòa tan, không màu và trong suốt, thường được sử dụng trong sản xuất dụng cụ quang học, v.v.

Tính chất hóa học tương đối ổn định. Không phản ứng với nước. Nó là một oxit có tính axit và không phản ứng với axit thông thường. Axit flohidric phản ứng với silic đioxit tạo ra silic tetraflorua ở thể khí. Phản ứng với dung dịch kiềm đặc nóng hoặc kiềm nóng chảy tạo ra silicat và nước. Phản ứng với nhiều loại oxit kim loại ở nhiệt độ cao tạo thành silicat.

Bản chất của silica là không hoạt động, không tương tác với các halogen, hiđro halogenua, axit sunfuric, axit nitric và axit pecloric trừ flo và hiđro florua (trừ axit photphoric đặc nóng).

Axit photphoric đặc thông thường (hoặc axit pyrophosphoric) có thể ăn mòn silica ở nhiệt độ cao để tạo ra axit dị trùng hợp, và borat hoặc anhydrit boric nóng chảy cũng có thể ăn mòn silica ở nhiệt độ cao. Theo tính chất này, borat có thể được sử dụng ngoài chất trợ dung trong nung gốm, hyđro florua cũng có thể là một axit có thể hòa tan silica tạo ra axit flohidric dễ tan trong nước.

SiO2 + 4HF = SiF4 ↑ + 2H2O
6HF + SiO2 = H2SiF6 + 2H2O
SiO2 + 2NaOH (đặc) = Na2SiO3 + H2O
SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2 ↑  (Nhiệt độ cao)
SiO2 + CaO = CaSiO3
SiO2 + 2C = 2CO ↑ + Si

Tính chất của silic và cacbon tương tự nhau, nhưng tính chất của các oxit của chúng khá khác nhau. CO2 là tinh thể phân tử, còn SiO2 là tinh thể nguyên tử. SiO2 là một cấu trúc mạng ba chiều được hình thành bởi cấu trúc cơ bản của tứ diện silic-oxy.

Trong cấu trúc tinh thể, bốn electron hóa trị của nguyên tử silic và bốn nguyên tử oxy tạo thành bốn liên kết cộng hóa trị, và nguyên tử Si nằm ở trung tâm của tứ diện đều.Nguyên tử O nằm ở đỉnh của tứ diện. Mỗi nguyên tử silicon được kết nối với bốn nguyên tử oxy, và mỗi nguyên tử oxy được kết nối với hai nguyên tử silicon.

Vòng nhỏ nhất trong tinh thể được cấu tạo bởi 12 nguyên tử (6 nguyên tử silic và 6 nguyên tử oxy), mỗi silicon được chia sẻ bởi 6 vòng. Tỉ lệ silic so với nguyên tử oxy trong tinh thể là 1: 2.

Silica là nguyên liệu để sản xuất thủy tinh, thủy tinh thạch anh, thủy tinh nước, sợi quang học, các bộ phận quan trọng của ngành công nghiệp điện tử, dụng cụ quang học, thủ công mỹ nghệ và vật liệu chịu lửa, là nguyên liệu quan trọng cho nghiên cứu khoa học.