Το κρυσταλλικό πυρίτιο είναι η επιστημονική ονομασία μιας χημικής ένωσης, του SiO2, που βρίσκεται σε όλες τις περιοχές της Γης και σε όλα τα στρώματα του γεωλογικού αρχείου. Έχει χρησιμοποιηθεί σε πολλές βιομηχανίες για χιλιάδες χρόνια, που χρονολογείται από την αρχαία Αίγυπτο. Η πιο κοινή μορφή κρυσταλλικού πυριτίου είναι ο χαλαζίας.
Το πυρίτιο δεν πρέπει να συγχέεται με πυρίτιο, πυριτικά άλατα ή σιλικόνη. Το πυρίτιο είναι το στοιχείο Si, το οποίο μαζί με το οξυγόνο συνθέτει το πυρίτιο. Το πυρίτιο είναι το δεύτερο πιο άφθονο στοιχείο στη γη, μετά το οξυγόνο. Τα πυριτικά σχηματίζονται επίσης με συνδυασμό πυριτίου και οξυγόνου, αλλά περιλαμβάνουν επίσης ένα μέταλλο στη χημική τους σύνθεση. Οι σιλικόνες είναι πολυμερή, συνθετικές ενώσεις.
Σε δύο μορφές, το πυρίτιο μπορεί να είναι κρυσταλλικό ή άμορφο. Για να είναι κρυσταλλικό το πυρίτιο, τα μόριά του πρέπει να είναι διατεταγμένα σε τρισδιάστατο επαναλαμβανόμενο σχέδιο. Το άμορφο πυρίτιο δεν έχει κρυσταλλική δομή. Τα οπάλια είναι ένα είδος μη κρυσταλλικού πυριτίου.
Δεδομένου ότι είναι πολυμορφικό, το κρυσταλλικό πυρίτιο μπορεί να βρεθεί σε περισσότερες από μία καταστάσεις. Υπάρχουν επτά πολύμορφα, ή μορφές, του SiO2. Τέσσερις από αυτούς τους τύπους είναι εξαιρετικά σπάνιοι. Οι άλλοι τρεις – χαλαζίας, κριστοβαλίτης και τριδυμίτης – βρίσκονται συνήθως.
Ο χαλαζίας έχει επίσης δύο καταστάσεις, άλφα και βήτα. Ο άλφα χαλαζίας βρίσκεται γενικά φυσικά. Όταν ο χαλαζίας θερμαίνεται πέραν των 1,063.4°F (573°C), μετατρέπεται σε βήτα χαλαζία. Οι διαδικασίες παραγωγής δημιουργούν αυτήν την αλλαγή, αλλά οι κεραυνοί ή οι μετεωρίτες μπορούν επίσης να ολοκληρώσουν τη διαδικασία.
Συστατικό χώματος και άμμου, το κρυσταλλικό πυρίτιο χρησιμοποιείται συχνά στην κατασκευή γυαλιού. Όταν θερμαίνεται, η άμμος που περιέχει SiO2 σκληραίνει σε γυαλί. Η πρώτη καταγεγραμμένη κατασκευή γυαλιού έγινε στην Αίγυπτο πριν από περίπου 5,000 χρόνια.
Εκτός από την άμμο, κρυσταλλικό πυρίτιο βρίσκεται σε κάθε τύπο σχηματισμού πετρωμάτων. Τα πυριγενή πετρώματα έχουν τη μικρότερη ποσότητα χαλαζία σε σύγκριση με τα ιζηματογενή ή μεταμορφωμένα πετρώματα. Τα πυριγενή πετρώματα, κατασκευασμένα από λάβα, περιέχουν πυρίτιο, οξυγόνο και μέταλλα, επομένως συνήθως σχηματίζεται πυρίτιο. Εάν παραμείνει περίσσεια πυριτίου και οξυγόνου μετά την εξάντληση του μετάλλου, θα σχηματιστεί επίσης χαλαζίας. Περίπου το 12 τοις εκατό των πυριγενών πετρωμάτων είναι SiO2.
Το κρυσταλλικό πυρίτιο χρησιμοποιείται σε πολλές μεταποιητικές βιομηχανίες, καθώς και στην κεραμική, την υαλουργία και για πληρωτικά πλαστικών και καουτσούκ. Επιπλέον, βρίσκεται σε σκυρόδεμα, γρανίτη, ψαμμίτη και άλλους τύπους λίθων. Πολλές διάσημες κατασκευές, όπως ο Λευκός Οίκος στην Ουάσιγκτον, DC, περιέχουν κρυσταλλικό πυρίτιο.
Η εργασία με κρυσταλλικό πυρίτιο μπορεί να είναι επικίνδυνη. Η σκόνη που δημιουργείται από τη διάτρηση ή την κοπή του χαλαζία εισπνέεται εύκολα και θα προκαλέσει πυριτίαση, η οποία δημιουργεί ουλώδη ιστό στους πνεύμονες και κάνει το πάσχον άτομο πιο ευαίσθητο σε άλλες πνευμονικές ασθένειες, όπως η φυματίωση. Θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή όταν εργάζεστε με αυτό το υλικό.