Kristalni silicij znanstveni je naziv kemijskog spoja, SiO2, koji se nalazi u svim dijelovima Zemlje i svim slojevima u geološkim zapisima. Koristi se u mnogim industrijama tisućama godina, još od starog Egipta. Najčešći oblik kristalnog silicija je kvarc.
Silicij se ne smije miješati sa silicijem, silikatima ili silikonom. Silicij je element Si, koji zajedno s kisikom čini silicij. Silicij je drugi najzastupljeniji element na Zemlji, odmah nakon kisika. Silikati također nastaju spajanjem silicija i kisika, ali također uključuju metal u svoj kemijski sastav. Silikoni su polimeri, sintetički napravljeni spojevi.
Gledano u dva oblika, silicij može biti kristalan ili amorfan. Da bi silicij bio kristalan, njegove molekule moraju biti raspoređene u trodimenzionalni obrazac koji se ponavlja. Amorfni silicij nema kristalnu strukturu. Opali su vrsta nekristalnog silicija.
Budući da je polimorfan, kristalni silicij se može naći u više od jednog stanja. Postoji sedam polimorfa, ili oblika, SiO2. Četiri od ovih tipova su iznimno rijetke. Ostala tri – kvarc, kristobalit i tridimit – se često nalaze.
Kvarc također ima dva stanja, alfa i beta. Alfa kvarc se općenito nalazi u prirodi. Kada se kvarc zagrije iznad 1,063.4°F (573°C), pretvara se u beta kvarc. Proizvodni procesi stvaraju ovu promjenu, ali munje ili meteori također mogu dovršiti proces.
Komponenta zemlje i pijeska, kristalni silicij često se koristi u proizvodnji stakla. Kada se zagrije, pijesak koji sadrži SiO2 stvrdne se u staklo. Prva zabilježena proizvodnja stakla bila je u Egiptu prije otprilike 5,000 godina.
Osim pijeska, kristalni silicij nalazi se u svim vrstama stijena. Magmatske stijene imaju najmanju količinu kvarca u usporedbi sa sedimentnim ili metamorfnim stijenama. Magmatska stijena, napravljena od lave, sadrži silicij, kisik i metale, pa obično nastaje silicij. Ako ostane višak silicija i kisika nakon što se metal iscrpi, također će nastati kvarc. Oko 12 posto magmatskih stijena je SiO2.
Kristalni silicij koristi se u mnogim proizvodnim industrijama, kao iu keramici, proizvodnji stakla, te za plastične i gumene punila. Osim toga, nalazi se u betonu, granitu, pješčeniku i drugim vrstama kamenja. Mnoge poznate strukture, poput Bijele kuće u Washingtonu, DC, sadrže kristalni silicij.
Rad s kristalnim silicijevim dioksidom može biti opasan. Prašina nastala bušenjem ili rezanjem kvarca lako se udiše i uzrokuje silikozu, koja stvara ožiljno tkivo u plućima i čini oboljelu osobu osjetljivijom na druge plućne bolesti, kao što je tuberkuloza. Pri radu s ovim materijalom treba biti izuzetno oprezan.