同素异形体
同素异形体是相同元素构成不同形态的物体。同素异形体由于结构不同，彼此间物理性质有差异；但由于是同种元素形成的，所以化学性质相似。
例如氧气是没有颜色、没有气味的气体，而臭氧是淡蓝色、有鱼腥味的气体；氧气的沸点-183℃，而臭氧的沸点-111．5℃；氧气比臭氧稳定，没有臭氧的氧化性强等。同素异形体之间的转化属于化学变化。
同素异形体的形成方式有三种：
1．组成分子的原子数目不同，例如：氧气O2和臭氧O3。
2．晶格中原子的排列方式不同，例如：金刚石和石墨。
3．晶格中分子排列的方式不同，例如：正交硫和单斜硫。
同位素
具有相同质子数，不同中子数（或不同质量数）同一元素的不同核素互为同位素。
同位素是具有相同原子序数的同一化学元素的两种或多种原子之一，在元素周期表上占有同一位置，化学行为几乎相同，但原子质量或质量数不同，从而其质谱行为、放射性转变和物理性质（例如在气态下的扩散本领）有所差异。同位素的表示是在该元素符号的左上角注明质量数，例如碳14，一般用14C而不用C14。
自然界中很多元素都有同位素。同位素有的是天然存在的，有的是人工制造的，有的有放射性，有的没有放射性。
同一元素的同位素虽然质量数不同，但他们的化学性质基本相同，物理性质有差异（主要表现在质量上）。自然界中，各种同位素的原子个数百分比一定。
到目前为止，已发现的元素有109种，只有20种元素未发现稳定的同位素，但所有的元素都有放射性同位素。大多数的天然元素都是由几种同位素组成的混合物，稳定同位素约300多种，而放射性同位素竟达1500种以上。
1932年提出原子核的中子质子理论以后，才进一步弄清，同位素就是一种元素存在着质子数相同而中子数不同的几种原子。由于质子数相同，所以它们的核电荷和核外电子数都是相同的（质子数=核电荷数=核外电子数），并具有相同电子层结构。因此，同位素的化学性质是相同的，但由于它们的中子数不同，这就造成了各原子质量会有所不同，涉及原子核的某些物理性质（如放射性等），也有所不同。一般来说，质子数为偶数的元素，可有较多的稳定同位素，而且通常不少于3个，而质子数为奇数的元素，一般只有一个稳定核素，其稳定同位素从不会多于两个，这是由核子的结合能所决定的。同位素的发现，使人们对原子结构的认识更深一步。这不仅使元素概念有了新的含义，而且使相对原子质量的基准也发生了重大的变革，再一次证明了决定元素化学性质的是质子数（核电荷数），而不是原子质量数。
无机非金属材料
无机非金属材料指某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物（包括硫化物、硒化物及碲化物）和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材料。包括陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、磨料以及新型无机材料等。其中陶瓷一词，随着与陶瓷工艺相近的无机材料的不断出现，其概念的外延也不断扩大。最广义的陶瓷概念几乎与无机非金属材料的含意相同。无机非金属材料是当代材料体系中的一个重要组成部分。
无机非金属材料的名目繁多，用途各异，目前尚没有一个统一而完善的分类方法。通常把它们分为传统（普通）无机非金属材料和新型（特种）无机非金属材料两大类（见下表）。前者指以硅酸盐为主要成分的材料并包括一些生产工艺相近的非硅酸盐材料，如碳化硅、氧化铝陶瓷、硼酸盐、硫化物玻璃、镁质或铬质耐火材料和碳素材料等。这一类材料通常生产历史较长、产量较高、用途也较广。后者主要指20世纪以来发展起来的、具有特殊性质和用途的材料，如压电、铁电、导体、半导体、磁性、超硬、高强度、超高温、生物工程材料以及无机复合材料等。
上述这种分类并不是绝对的，由于新型材料是从传统材料逐渐发展起来的，有些材料的归属很难确定。习惯上无机非金属材料沿用传统生产工艺分为陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料、搪瓷、碳素材料等类，同时，新型材料按其生产工艺、用途和发展状况，又逐步形成一些新的材料类别，如无机复合材料、无机多孔材料等。有些品种按习惯并入传统分类中，如铁电、压电陶瓷并入陶瓷；微晶玻璃、光导纤维等并入玻璃。有时又可按照材料的主要成分分类，如硅酸盐、铝酸盐、氧化物、氮化物材料等；也可以根据材料的用途分为日用、建筑、化工、电子、航天、通信、医学材料等；也有按材料性质分的，如胶凝、耐火、耐磨、导电、绝缘、半导体材料等；还有根据材料的物质状态分的，如晶体（单晶体、多晶体、微晶体）、非晶体及复合材料等；或从材料的外观形态分，有块状、多孔、纤维、晶须、薄膜材料等。
无机非金属材料的分类
传统无机非金属材料
水泥和其他胶凝材料硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等
陶瓷黏土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等
耐火材料硅质、硅酸铝质、高铝质、镁质、铬镁质等
玻璃硅酸盐、硼酸盐、氧化物、硫化物和卤素化合物玻璃等
搪瓷钢片、铸铁、铝和铜胎等
铸石辉绿岩、玄武岩、铸石等
研磨材料氧化硅、氧化铝、碳化硅等
多孔材料硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和硅酸铝等
碳素材料石墨、焦炭和各种碳素制品等
非金属矿黏土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚石等
新型无机非金属材料
高频绝缘材料氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃和微晶玻璃等
铁电和压电材料钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等
磁性材料锰-锌、镍-锌、锰-镁、锂-锰等铁氧体、磁记录和磁泡材料等
导体陶瓷钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等
半导体陶瓷钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等过渡金属元素氧化物系材料等
光学材料钇铝石榴石激光材料，氧化铝、氧化钇透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等
高温结构陶瓷高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物
超硬材料碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等
人工晶体铌酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等
生物陶瓷长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体材料等
无机复合材料陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料
玻璃态
玻璃态是介于结晶态和无定形态之间的一种物质状态。玻璃态物质的结构特点是，它的粒子不像晶体那样有严格的空间排列，但又不像无定形体那样无规则排列，人们把玻璃态的这种结构特征称为“短程有序、远程无序”，也就是说，从小范围来看，它有一定的晶型排列，从整体来看，却像无定形物质那样是无晶形的排列规律。所以玻璃态物质没有一定熔点，而是在某一温度范围内逐渐软化变为液态。
石英和水晶
石英的主要成分是SiO2，可用来制造石英玻璃。石英晶体中有时含有其他元素的化合物，它们以溶解状态存在于石英中，呈各种颜色。此外，由于SiO2的结构不同也会使石英产生不同颜色。
纯净的SiO2晶体叫做水晶，它是六方柱状的透明晶体，是较贵重的宝石。江苏省东海县素有“水晶之乡”之称。1958年在该县发现我国最大的“水晶王”，质量达3．5t。1983年1月又在该县南溜村2m深的地下挖出一块质量为3t高为1．4m的水晶，同时出土的还有一块质量为400kg的水晶体。
法国科学家皮埃尔·居里发现水晶在受压时能产生一定的电场，这种现象被称为“压电效应”。后来这种“压电效应”被应用在电子工业上。石英薄片在高频率电场作用下，能作间歇性的伸张和收缩，其频率和施加的电场的频率相同。石英的这种伸缩又引起了周围介质产生类似声波。由于水晶或石英具有这种性质，因此被广泛应用在钟表工业和超声技术上。
神奇的人工晶体
当我们使用电脑时，当我们烹饪美味佳肴时，当我们用手机通话时，当新郎给新娘戴上钻戒时，你可曾经想过，发生在身边的这些大事小事都与人工晶体有关。它们已经成为当代日常生活和高科技领域不可缺少的材料。比如：纯净的人工石英晶体即人工晶体，就具有优良的压电性能，它既能把机械能转变成电能，也能把电能转化为机械能，甚至发出唱歌似的声音。遥控器、电子表、手机、声呐等都是利用压电晶体或其他压电材料来实现能量转换得。压电晶体主要用来制作滤波器、谐振器、光偏转器等，被广泛应用在钟表及无线电工业上。
我们知道，X光的穿透本领很强，无论人体组织还是几厘米厚的钢板，它都能畅通无阻，因此可用来进行医疗诊断、工业探伤和物质分析。但X光人眼是看不见的，而通过一种晶体就能看得见。在X光或其他高能射线的照射下，这种晶体能够发出荧光，射线越强，荧光越强。这种晶体就是闪烁晶体。光电探测器记录下这些光子数，就可以计算出入射粒子的能量，科学家利用这一原理进行高能物理实验和宇宙射线的探测。人们把用闪烁晶体做成的探测器或荧光屏比喻为看得见X光和高能射线的眼睛。我们对激光并不陌生，利用激光晶体设计激光器，激励后能产生各种激光，如果再加上变频晶体，就能使激光频率增加一倍或数倍，甚至可以把不可见光的红外激光变为可见光，把绿色激光化为蓝色光。现在，常用作激光工作物质的晶体有红宝石晶体、石榴石晶体，掺钛蓝宝石晶体等。激光具有极强的方向性和单色性，能量高度集中，并能产生极高的高度和极远的射程。红宝石激光汽发出的激光，亮度比太阳光要高出几亿倍，照到月亮上也仅是一个变化不大、清晰可辨的明亮光斑。工业生产用激光可以在坚硬的宝石上打出头发针点粗细的小孔。激光还可用于通信，几根细如发丝的光纤代替了笨重昂贵的电缆，但却可以传递更多的信息。
如果给各种信息技术材料记功授奖，首功当属半岛晶体。自动化技术的日新月异，电子计算机的更新换代，广播电视的普及与提高，通信事业的迅猛发展都离不开半导体晶体。最常见的半导体晶体是硅和锗，其电阻率介于金属和绝缘体之间。自1958年第一块集成电路诞生以来，集成电路技术迅猛发展，现在科学家已经能够在米粒大小的硅片上集成数十万乃至数百万个晶体管等电子元件，这就是我们的计算机从“386”迅速发展到更新到“奔4”的原因。
追溯人类近百年的历史，我们会发现，人工晶体为现代科技的发展立下了赫赫战功。在两次世界大战的时候，石英晶体作为无线电通讯中的一个关键元件，开创了无线电通讯时代。在20世纪50年代，发现了硅单晶，直接导致了电视、手表、计算机、电话、无线电通讯的诞生，硅单晶的发现，表明了电子时代的来临。20世纪60年代，红宝石晶体问世，产生了人工激光，为人类迎来了光电时代。从某种意义上说，人工晶体不仅是划分时代的标志，它还是人类进步与繁荣的阶梯，随着更为神奇的晶体的诞生，人类文明必将走向一个更加美好的高科技时代。
纯硅的制取
利用反应SiO2+2C高温Si+2CO↑，只能得到不纯的粗硅。粗硅需进行精制，才能得到高纯度硅。
首先，使Si跟Cl2起反应：
Si+2Cl2SiCl4（400℃～500℃）
生成的SiCl4液体通过精馏，除去其中的硼、砷等杂质。
然后，用H2还原SiCl4：
SiCl4＋2H2高温Si+4HCl↑
这样就可得到纯度较高的多晶硅。
硅藻土
硅藻土是一种硅质生物沉积岩，或者说是一种硅藻遗体沉积物。硅藻土的物质组分主要是硅藻，其矿物成分为一种有机成因的蛋白石，不同于一般成因的蛋白石，称之为硅藻蛋白石。硅藻中的SiO2不是纯的含水氧化硅，而是含有与之紧密伴生的其他组分的一种独特类型的氧化硅，称为硅藻氧化硅。硅藻土矿指那些具有足够质量和规模以及可采性的硅藻氧化硅的堆积物。
硅藻可划分为2个目16科，包含190个种属。不同的种属组成的硅藻土对开发利用有一定关系。硅藻土具特殊的结构和化学稳定性，因此适用于很多领域，其中应用最多的是作过滤剂。硅藻土的独特硅藻结构、低密度、高吸附能力、比表面积大、较低的磨蚀性，使之可用于油漆、纸张、橡胶、塑料等制品的填充剂，隔热材料、农药、催化剂载体，色谱固定剂、抛光剂、磨料增光剂等，在国民经济中有相当重要的作用。
常见珠宝的化学成分
珠宝是珍珠与宝石的总称。珍珠是砂粒微生物进入贝蚌壳内受刺激分泌的珍珠质逐渐形成的具有光泽的美丽小圆体，化学成分是碳酸钙及少量有机物，除作饰物外，还有药用价值。而宝石一般来说是指，凡硬度在7度以上，色泽美丽，受大气及药品作用不起化学变化，产量稀少，极为宝贵的矿物。性优者如：金刚石、钢玉、绿柱玉、贵石榴石、电气石、贵蛋白石等；质稍劣者如：水晶、玉髓、玛瑙、碧玉、孔雀石、琥珀、石榴石、蛋白石等。
现对一些常见宝石的化学成分介绍如下：
金刚石
亦名金刚，俗称金刚钻、钻石或水钻，成分为C，是碳元素的一种同素异形体，常为无色透明，硬度为10，是矿物中最硬的。人工制造的又叫人造金刚石。
刚玉
透明晶体，硬度为9，仅次于金刚石，主要成分为Al2O3，有无色、红色、蓝色、星彩的。无色透明的也叫白玉；因含微量元素钛Ti4+或Fe2+呈蓝色的叫青玉，也叫蓝宝石；呈红色的叫红玉，也叫红宝石；面现星彩的又叫星彩宝石。
绿柱石
亦称绿玉、绿宝石，透明至半透明晶体，硬度为7，多为翠绿、淡绿、亦有无色或蓝、黄、白、粉红色者，主要成分为3BeO·Al2O3·6SiO2。其中，含CrO3呈翠绿者叫绿柱玉，又叫翠玉或祖母绿；含铁呈透明蓝色的叫海蓝宝石；含铯呈玫瑰色者叫玫魂绿柱石。
黄玉
亦名黄晶，外形类似水晶，常为黄色，透明，硬度为8，主要化学成分为Al2［SiO4］（F，OH）2，成分中F和（OH）的比值变化不变。
玉
目前国际上统称的玉专指软玉和硬玉（即我们通常说的翡翠），其他玉雕石料统称为玉石。
硬玉是由一种钢和铝的硅酸盐矿物组成，纯净者无色或白色。其块体的化学成分为：二氧化硅占58．28％，氧化钠占13．94％，氧化钙占1．62％，氧化镁占0．91％，三氧化二铁占0．64％，此外还含有微量的铬、镍等。其中，铬是使翡翠具有翠绿色的主要因素。通常翡翠含氧化铬0．2～0．5％，个别达2～3．75％以上。翡翠硬度为7。