Silicon dioxide, thành phần chính trong cát, hình thành trong các cấu trúc tinh thể lớn, được liên kết với nhau bằng các liên kết cộng hóa trị. Các liên kết này đòi hỏi nhiều năng lượng hơn để phá vỡ so với độ phân cực của nước có thể cung cấp. Mặc dù nước có thể hòa tan một lượng nhỏ silic điôxít, nhưng nguồn cung cấp nước tự nhiên đã ở điểm bão hòa và không thể hòa tan thêm cát.
Silic đioxit là hợp chất hóa học phong phú nhất trong vỏ trái đất. Nó là thành phần chính của thạch anh, sa thạch, opal, granit, đất sét và nhiều loại đá. Nó tạo nên các bộ phận xương của tảo cát và bọt biển. Ở thực vật bậc cao, chất hóa học hình thành thân và các mô khác. Nó tương đối không phản ứng với hầu hết các hóa chất, kể cả axit mạnh, ngoại trừ axit flohydric, làm cho thủy tinh silica trở thành một lựa chọn tốt cho dụng cụ thủy tinh trong phòng thí nghiệm.
Theo About.com, về mặt kỹ thuật, cát chỉ là một loại kích thước. Nó là một vật chất dạng hạt lớn hơn khe, nhưng nhỏ hơn sỏi. Nhiều nhà khoa học và nhà địa chất học có các định nghĩa khác nhau về cát là gì.
Cát bẩn là thạch anh trộn lẫn với các hạt khoáng chất khác có kích thước tương tự. Ở một số vị trí nhất định, dung nham bazan đông lại tạo ra cát đen. Ở những nơi khác, olivin tạo thành những bãi cát xanh. Trong khi các loại cát khác này bao gồm các hóa chất khác ngoài silicon dioxide, chúng cũng tương đối không hòa tan trong nước.
