سیلیکا به دو فرم آمورف و کریستالی وجود دارد که فرم های طبیعی عمدتا کریستالی و فرم های سنتزی عمدتا به فرم آمورف می باشند.
آشنایی با ساختار کریستالی سیلیکا کمک بزرگی به فهم ساختار سطحی و توده ای سیلیکای آمورف می کند. همه فرم های سیلیکا دارای پیوند Si-O که پایدار تر از پیوند Si-Xمی باشد هستند (X هر عنصری جز اکسیژن می باشد). طول پیوند Si-O در حدود ۶۱۲/۰ نانو متر است که به طور قابل ملاحظه ای کمتر از مجموع شعاع کووالانسی اکسیژن و سیلیسیوم است (۱۹۲/۰ نانومتر ) [۲۱] و این امر باعث پایداری زیاد پیوند اکسیژن و سیلیسیوم می گردد، گرچه در سیلیکون ها و سیلیکات ها اتم سیلیکون با ۴ اتم اکسیژن محصور شده است و تشکیل یک هرم چهار وجهی که واحد تشکیل دهنده آن [SiO₄] با ۴ بار منفی است را می دهد هشت وجهی شش گانه اتم های سیلیسیوم در استیشویت و کوئزیت نیز مشاهده گردیده است [۲۲].
آرایش واحد های نام برده و تمایل آن ها برای تشکیل یک شبکه سه بعدی اساس شیمی سیلیکای کریستالی است. روال کریستالیزاسیون سیلیکا به اشتراک گذاردن اتم اکسیژن می باشد که از این لحاظ مشابه پلی برات ها و پلی فسفات ها می باشند. در عمل دو گروه متفاوت SiO₄ فقط یک اتم اکسیژن را در شبکه به اشتراک می گذارند. اما هر چهار اتم اکسیژن یک واحد SiO₄ درشبکه با واحدهای دیگر به اشتراک گذاشته می شوند. به اشتراک گذاشتن یک اتم اکسیژن منجر به تشکیل زنجیر و دو اتم اکسیژن منجر به تشکیل صفحه و سه اتم اکسیژن منجر به تشکیل شبکه سه بعدی می گردد [۲۳]. سیلیکای کریستالی مانند کوارتز تریدمیت و کریستوبالیت که همگی از موارد معدنی سیلیکا می باشند تشکیل یک شبکه سه بعدی واقعی را می دهند که هر اتم سیلیسیوم با ۴ اتم اکسیژن و هر اتم اکسیژن با ۲ اتم سیلیسیوم پیوند یافته اند.

فرم های سیلیکای کریستالی عبارتند از کوارتز که در دمای کنتر از ۸۷۰ درجه سانتیگراد و تری دمیت در دمای کمتر از ۱۴۷۰ درجه سانتیگراد و کریستو بالیت در دمای کمتر از ۱۷۱۰ درجه سانتیگراد پایدار می باشند. اما دو فرم اخیر می توانند زمان طولانی در شرایط معمولی بدون تبدیل به کوارتز پایدار بمانند [۲۳-۲۰]. پلیمریزاسیون سیلیکا بر اساس اتصالات دیگری از چهار وجهی [SiO₄] رخ می دهد [۲۳]. زمانی که فلز سیلیسیوم در معرض اکسیژن یا هوا قرار بگیرد لایه نازکی از اکسید سیلیسیوم یا همان سیلیکا به ضخامت ۱ نانومتر سطح آن را می پوشاند که ناشی از واکنش این عنصر با اکسیژن می باشد اما این لایه اکسید توده سیلیسیوم را از اکسیداسیون محافظت می کند. چنانچه سیلیسیوم در معرض اکسیژن یا هوا در دمای بالا قرار بگیرد و اتمسفر کنترل شده ای از اکسیژن و بخار آب وجود داشته باشد می توان لایه کنترل شده ای از اکسید روی آن ایجاد نمود که این امر کاربردهای فراوانی در الکترونیک و میکرو الکترونیک دارد [۲۴]. روش های دیگری برای رسوب دادن اکسید سیلیسیوم روی سطح سیلیسیوم نیز وجود دارند.که عبارتند از[۲۵]:
اکسیداسیون در دمای پایین (۴۰۰ تا ۴۵۰ درجه سانتیگراد) سیلان
(۱)
SiH₄ + ۲ O₂ → SiO₂ + ۲ H₂O
تجزیه تتراتیل ارتو سیلیکات در دمای ۶۸۰ تا ۷۳۰ درجه سانتیگراد.
(۲)
Si(OC₂H₅)₄ → SiO₂ + ۲ H₂O + 4 C₂H₄
افزودن بخارات مواد شیمیایی و مانند تترا اتیل ارتو سیلیکات (TEOS) در محیط پلاسما در دمای ۴۰۰ درجه سانتیگراد.
(۳)
Si(OC₂H₅)₄ + ۱۲ O₂ → SiO₂ + ۱۰ H₂O + 8 CO
که کلیه این روش ها برای ایجاد لایه نازک سیلیکا استفاده می گردند.
بعلاوه سیلیکای تف زاد (دوده سیلیکا^[۶۱]) که دارای ذرات بسیار ریزی می باشد از احتراق SiCl₄ در شعله ای غنی از اکسیژن و هیدروکربن یا هیدرژن به دست می آید (معادله ۴) [۲۵].
(۴)
SiCl₄ + ۲ H₂ + O₂ → SiO₂ + ۴ HCl
سیلیکای آمورف یا همان سیلیکاژل با اسیدی کردن محلول سدیم سیلیکات و تشکیل ژلی که سپس شسته می شود به دست می آید [۲۶]. حلالیت سیلیکا درآب شدیدا وابسته به فرم کریستالی می باشد. بالاترین حلالیت آن در دمای ۳۴۰ درجه سانتیگراد می باشد [۲۷]. از این خاصیت در یک وسل پر فشار جهت رشد دادن تک کریستال های کوارتز به وزن نیم تا یک کیلوگرم که در طول یک تا دو ماه به دست می آیند استفاده می گردد.
این کریستال ها منبع کوارتز بسیار خالص می باشند که کاربردهای فراوانی در الکترونیک دارد [۲۸]. گاز فلوئور با سیلیکا واکنش می دهد و منجر به تشکیل SiF₄ و اکسیژن می گردد در حالی که واکنش سایر هالوژن ها (Cl₂, Br₂, I₂) با آن کم است [۲۰]. به علاوه سیلیکا تحت تاثیر هیدرو فلوریک اسید تشکیل هگزا فلوئور سیلیسیک اسید می دهد از این خاصیت در صنایع نیمه هادی برای پاک کردن سیلیکا استفاده می شود [۲۹].
(۵)
SiO₂ + ۶ HF → H₂SiF₆ + ۲ H₂O
سیلیکا به راحتی در قلیا های غلیظ یا مذاب حل می شود [۲۹]
(۶)
SiO₂ + ۲ NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O
بعلاوه سیلیکا با اکسیدهای فلزی در دمای بالا واکنش می دهد و منجر به تشکیل شیشه می شود، که خواص شیشه به دست آمده وابسته به فرایند صورت پذیرفته می باشد (معادلات ۷ تا ۹) [۲۹].
(۷)
Na₂O + SiO₂ → Na₄SiO
(۸)
Na₂O + SiO₂ → Na₂SiO₃
(۹)
Na₂O + SiO₂ → glass
شیشه های فیبر نوری از سیلیکای با خلوص بالا تولید می گردد.

خواص شیمیایی و فیزیکی سیلیکا
خواص شیمیایی و فیزیکی سیلیکا بسیار وابسته به فرم کریستالی یا آمورف و نیز روش تهیه آن است. علاوه بر خواص فیزیکی و شیمیایی خواص سطحی و مورفولوژی سیلیکا نیز از اهمیت به سزایی برخوردار است. جدول (۲-۱) خواص فیزیکی و شیمیایی این جسم را به طور کلی نمایش می دهد.
جدول (۲-۱). خواص فیزیکی و شیمیایی سیلیکا [۳۰].