Hlavnou zložkou kremeňa je oxid kremíka a jeho kryštál je prírodný priehľadný šesťuholníkový stĺpec. Oxid kryštálového kremíka je tri - dimenzionálny atómový kryštál tvorený kovalentnými väzbami medzi atómami kremíka a atómami kyslíka.
V kryštáloch oxidu kremíka je každý atóm kremíka kovalentne viazaný na 4 atómy kyslíka a každý atóm kyslíka je viazaný na 2 atómy kremíka. Pomer atómov kremíka k kyslíku je 1: 2, čím tvorí kryštál priestorovej siete. Každý atóm kremíka a 4 atómy kyslíka tvoria pravidelný tetraedron, so kremíkom v strede pravidelného tetraedronu a kyslíka v vrchole tetraedronu. Zároveň je každý atóm kyslíka zdieľaný dvoma pravidelnými tetraedrónmi. Uhol väzby tvorený kyslíkom - kremíka - kyslíka v pravidelnom tetrahedrone je 109 stupňov 28 ′, zatiaľ čo kremík - kyslík {- kremíkový uhol medzi tetrahedronmi je asi 104.5 stupňov. Každý pravidelný tetrahedron zaberá kompletný atóm kremíka a štyri a pol atómov kyslíka. Najmenší krúžok v kryštáli oxidu kremíka sa skladá z 12 atómov a nie sú v rovnakej rovine. V kryštáli oxidu kremíka neexistuje jediná molekula oxidu kremíka, ale kryštál s pomerom počtu atómov kremíka a kyslíka.
Atómové kryštály sú kovalentné kryštály, to znamená, že majú nasýtenie kovalentných väzieb a ich smerovosť. V atómových kryštáloch sa koordinačný počet častíc určuje počtom nasýtených väzieb a spojenie medzi atómami sa musí uberať určitým smerom, ktorý zásadne určuje priestorovú konfiguráciu kryštálovej štruktúry. Atómové kryštály majú zvyčajne vysoké body topenia a body varu a veľkú tvrdosť. Je ťažké ich rozpustiť vo všeobecných rozpúšťadlách; Atómové kryštály sú vo všeobecnosti non - vodivé. Oxid kremíka je veľmi odolný voči kyselinovej korózii a všeobecné silné kyseliny s ňou nemôžu nič robiť. Môže ju korodovať iba kyselina hydrofluorová. Oxid kremíka je tiež hlavnou zložkou skla. Keramika a cement, ktoré sa bežne používajú pri konštrukcii, obsahujú veľké množstvo oxidu kremíka.
Oxid kremíka má širokú škálu použití, ktoré sa používajú hlavne na výrobu optických vlákien, optických nástrojov alebo ako sklenené suroviny a stavebné materiály, ale zároveň oxid kremíka spôsobí veľa prachu, znečisťuje životné prostredie a ovplyvní ľudské zdravie.