Křemen patří v zemské kůře mezi nejběžnější minerály. Je to oxid křemičitý (SiO₂). Má tvrdost 7 na Mohsově stupnici. Je odolný proti poškrábání a rozkladu. Dobře snáší vysoké teploty. V přírodě se vyskytuje v mnoha barvách a tvarech. Čistý křemen je bezbarvý nebo bílý. Nečistoty způsobují zbarvení do růžova, hněda nebo fialova. Krystaly bývají průhledné nebo průsvitné.
Křemen vzniká z magmatu, usazenin i přeměnou jiných hornin. Nachází se v žulách, pískovcích, křemencích a hydrotermálních žilách. Velká ložiska jsou v Brazílii, USA, Rusku a Číně. V Evropě se těží v Německu a Francii. V Česku se nachází v Krušných horách, Jeseníkách a na Českomoravské vrchovině.
V historii lidé používali křemen už v pravěku. Z křemene štípali nástroje a zbraně. Byl tvrdý a měl ostré hrany. Při úderu na železo jiskřil, proto se používal k rozdělávání ohně. Postupně se naučili zpracovávat ho na ozdoby a šperky. Křišťál, což je čistá odrůda křemene, měl v minulosti významnou roli v rituálech a léčitelství. Křemen má mnoho fyzikálních vlastností, které z něj dělají důležitý materiál pro průmysl. Je tvrdý, chemicky stálý, dobře propouští světlo a má piezoelektrické vlastnosti. Piezoelektrický efekt znamená, že při tlaku vytváří elektrické napětí. Tento jev se využívá v mnoha přístrojích. Z křemene se vyrábí sklo. Křemenný písek je hlavní složkou sklářských směsí. Přidáním vápence a sody vzniká běžné sklo. Křemen zajišťuje tvrdost a průhlednost. Pro optické čočky a laboratorní sklo se používá velmi čistý křemenný písek bez železitých nečistot. Speciální sklo s vysokým obsahem křemene odolává vysokým teplotám a chemikáliím.
Keramika také obsahuje křemen. Jemně mletý křemen zlepšuje tvrdost a pevnost keramických výrobků. Přidává se do porcelánu a kameniny. Díky němu jsou výrobky odolné proti poškrábání a prasknutí. Křemen se používá i v žáruvzdorných materiálech, které vydrží teplo v pecích a slévárnách.
Ve stavebnictví je křemenný písek součástí betonu a malt. Zlepšuje pevnost a trvanlivost stavebních materiálů. Drcený křemen se používá jako zásyp nebo dekorativní kámen. Vyrábí se z něj také dlažby a obklady. Křemencové desky slouží jako pracovní plochy v kuchyních díky tvrdosti a nízké nasákavosti.
Křemen se uplatňuje i v metalurgii. Jemný písek funguje jako tavidlo při výrobě železa a oceli. Pomáhá odstraňovat nečistoty z kovů. V hutnictví se používají žáruvzdorné křemenné cihly pro vyzdívky vysokých pecí.
V elektrotechnice má křemen zásadní roli. Díky piezoelektrickému efektu se z něj vyrábějí krystaly pro hodiny, rádia a počítače. Tyto krystaly přesně kmitají a určují čas nebo frekvenci signálu. Křemen se používá i v mikrofonech a senzorech tlaku. Vysoká stabilita a přesnost ho dělají nenahraditelným v elektronice.
Optika využívá křemen pro čočky, hranoly a filtry. Čistý křišťál propouští ultrafialové záření, proto se používá v UV lampách a laserech. Křemenné sklo se hodí pro optická vlákna. Díky průhlednosti a nízkému útlumu přenáší světelný signál na velké vzdálenosti. Optická vlákna tvoří základ moderní telekomunikační sítě.
Ve šperkařství je křemen ceněný pro krásu a různorodé barvy. Ametyst má fialovou barvu, citrín žlutou, růženín růžovou. Tyto odrůdy se brousí na drahokamy do prstenů, náhrdelníků a náramků. Kouřový křemen a achát se používají pro ozdoby a dekorační předměty. Křišťálové koule a figurky jsou oblíbené sběratelské kousky.
Křemen je základ pro výrobu křemíku, který je nezbytný v polovodičích. Křemík se získává redukcí křemenného písku uhlíkem ve vysoké peci. Čistý křemík se dále upravuje pro výrobu čipů do počítačů a mobilů. Polovodičové destičky z křemíku tvoří základ integrovaných obvodů a solárních panelů. Bez křemene by moderní elektronika a fotovoltaika neexistovaly. Chemický průmysl používá křemen jako surovinu pro výrobu silikátů a silikonů. Silikáty slouží k výrobě čisticích prostředků a lepidel. Silikony jsou látky odolné proti vodě a teplu, využívané v těsněních, mazivech a zdravotnických pomůckách.
V potravinářství se křemenný písek používá při filtraci vody a nápojů. Zajišťuje čistotu piva a vína při výrobě. Ve vodárnách pomáhá odstraňovat nečistoty z pitné vody.
Křemen má roli i v ochraně životního prostředí. Filtry s křemenným pískem zachytávají škodliviny v průmyslových odpadech. V čistírnách odpadních vod se používá pro mechanické čištění.
Speciální použití najdeme v hodinářství a vědeckých přístrojích. Křemenné sklo tvoří kyvety pro spektrometry, které měří absorpci světla. Vysoká teplotní odolnost umožňuje použít ho v pecích pro výzkum a v laboratořích.
V energetice se křemen využívá nepřímo díky výrobě solárních článků a žáruvzdorných částí elektráren. V některých typech lamp a žárovek se nachází křemenné sklo, které snese vysoké teploty a nepropustí UV záření do okolí.
Drcený křemen slouží také jako abrazivo při pískování. Ostrá zrna odstraňují rez, staré nátěry a nečistoty z kovů a kamenů. Křemenný písek se používá i ve sportu, například pro povrch hřišť nebo golfových greenů.
