Logam berat
secara bergantian dengan istilah "unsur berat". Misalnya, dalam membahas sejarah kimia nuklir, Magee mencatat bahwa aktinida itu pernah dianggap mewakili kelompok transisi elemen berat yang baru sedangkan Seaborg beserta rekan kerjanya, "menyukai... suatu deret seperti logam-berat-tanah langka...". Dalam astronomi, unsur berat adalah unsur yang lebih berat daripada hidrogen dan helium.
Pada tahun 2002, toksikolog Skotlandia John Duffus meninjau kembali definisi yang telah digunakan selama 60 tahun dan menyimpulkan bahwa definisi tersebut begitu beragam sehingga secara efektif membuat istilah itu tidak berarti. Seiring dengan temuan ini, status logam berat beberapa logam terkadang ditentang dengan alasan bahwa mereka terlalu ringan, atau terlibat dalam proses
biologis, atau jarang membahayakan lingkungan. Contohnya antara lain skandium (terlalu ringan); vanadium hingga seng (terlibat proses biologis); dan rhodium, indium, serta osmium (terlalu langka).
Meski memiliki makna yang dipertanyakan, referensi tentang istilah "logam berat" muncul secara teratur dalam literatur ilmiah. Sebuah penelitian tahun 2010 menemukan bahwa hal itu telah semakin banyak digunakan dan tampaknya telah menjadi bagian dari bahasa sains. Istilah tersebut dikatakan sebagai istilah yang dapat diterima, mengingat kenyamanan dan keakrabannya, asalkan
disertai dengan definisi yang ketat. Rekanan logam berat, "logam ringan", disinggung oleh "The Minerals, Metals and Materials Society" termasuk "aluminium, magnesium, berilium, titanium, litium, dan logam reaktif lainnya." Logam-logam tersebut memiliki kerapatan 0.534 sampai 4.54 g/cm.
Sejumlah renik beberapa logam berat, sebagian besar berada pada periode 4, diperlukan untuk proses biologis tertentu. Logam tersebut adalah besi dan tembaga (untuk transportasi oksigen dan elektron); kobalt (sintesis kompleks dan metabolisme sel); seng (hidroksilasi); vanadium dan mangan (fungsi dan pengatur enzim); kromium (pemanfaatan glukosa); nikel (reproduksi sel); arsenik
(pertumbuhan metabolik pada beberapa hewan dan mungkin pada manusia) dan selenium (fungsi antioksidan dan produksi hormon). Periode 5 dan 6 mengandung lebih sedikit logam berat esensial, selaras dengan pola umum bahwa unsur yang lebih berat cenderung kurang melimpah dan unsur-unsur langka cenderung kurang penting dalam hal nutrisi. Dalam periode 5, molibdenum diperlukan sebagai katalis dalam reaksi
redoks; kadmium kadang-kadang digunakan oleh beberapa diatom laut untuk fungsi yang sama; dan timah mungkin diperlukan untuk pertumbuhan sedikit spesies. Pada periode 6, tungsten diperlukan oleh beberapa arkea dan bakteri untuk proses metabolisme. Tubuh manusia dengan berat rata-rata 70 kg mengandung sekitar 0.01% logam berat (7 g, ekivalen dengan berat dua kacang polong kering, yang terdiri dari
besi sekitar 4 g, seng 2.5 g, dan timbal 0.12 g), 2% logam ringan (1.4 kg, setara berat botol anggur) dan hampir 98% nonlogam (sebagian besar air).
Defisiensi logam berat esensial periode 4-6 ini dapat meningkatkan kerentanan terhadap keracunan logam berat. Sebagian kecil logam berat non-esensial juga telah diamati memiliki efek biologis. Galium, germanium (suatu metaloid), indium, dan sebagian besar lantanida dapat menstimulasi metabolisme, sedangkan titanium meningkatkan pertumbuhan pada tanaman, (meski tidak selalu dianggap sebagai logam berat).
Logam berat sering dianggap sangat beracun atau merusak lingkungan. Memang ada beberapa, sementara beberapa lainnya beracun jika dan hanya jika dikonsumsi berlebihan atau ditemui dalam bentuk tertentu.
Kromium, arsenik, kadmium, merkuri, dan timbal memiliki potensi terbesar yang dapat menyebabkan kerusakan karena penggunaannya yang luas, toksisitas beberapa bentuk gabungan atau unsurnya, dan penyebarannya yang luas di lingkungan. Kromium heksavalen, misalnya, sangat beracun seperti uap raksa dan banyak senyawa raksa. Kelima unsur ini memiliki affinitas yang kuat
terhadap belerang; dalam tubuh manusia mereka biasanya terikat pada enzim, melalui gugus tiol (-SH), yang bertanggung jawab untuk mengendalikan laju reaksi metabolik. Ikatan belerang-logam yang dihasilkan menghambat fungsi enzim yang terlibat; memperburuk kesehatan manusia, kadang-kadang berakibat fatal. Kromium (dalam bentuk heksavalennya) dan arsenik adalah karsinogen; kadmium menyebabkan penyakit tulang degeneratif; dan raksa dan timbal merusak sistem saraf pusat
Timbal adalah kontaminan logam berat yang paling umum. Tingkatannya di lingkungan perairan masyarakat industri diperkirakan dua sampai tiga kali tingkatan di masa pra-industri. Sebagai komponen tetraetil timbal,, timbal digunakan secara luas dalam bensin selama tahun 1930-1970an. Meskipun penggunaan bensin bertimbal sudah lenyap dari bumi Amerika Utara pada tahun 1996, tanah di
sekitar jalan yang dibangun sebelum masa ini mengandung timbal dalam konsentrasi tinggi. Penelitian terakhir menunjukkan korelasi statistik yang signifikan antara laju penggunaan bensin bertimbal dan tingkat kriminalitas dengan kekerasan di Amerika Serikat; dengan memperhitungkan jeda waktu 22 tahun (untuk usia rata-rata kriminal dengan kekerasan), kurva kejahatan dengan kekerasan sebanding dengan kurva paparan timbal.
Logam berat lainnya yang dicatat untuk sifat potensi bahayanya, biasanya sebagai polutan toksik lingkungan, termasuk mangan (kerusakan sitem saraf pusat); kobalt dan nikel (karsinogen); tembaga, seng, selenium dan perak (gangguan endokrin, kelainan bawaan, atau efek keracunan umum pada ikan, tumbuhan, unggas, atau organisme air lainnya); timah, sebagai organotimah (kerusakan sistem saraf pusat); antimon (ditengarai karsinogen); dan talium (kerusakan sistem saraf pusat).
Logam berat yang penting untuk kehidupan bisa menjadi racun jika dikonsumsi berlebihan; beberapa memiliki bentuk beracun yang sangat penting. Vanadium pentoksida () bersifat karsinogenik pada hewan dan, bila dihirup, menyebabkan kerusakan DNA. Ion ungu permanganat MnO adalah racun liver dan ginjal. Menelan lebih dari 0.5 gram zat besi dapat menyebabkan gagal jantung; Overdosis semacam
itu paling sering terjadi pada anak-anak dan bisa berakibat kematian dalam waktu 24 jam. Nikel karbonil (), dengan kadar 30 ppm, dapat menyebabkan kegagalan pernafasan, kerusakan otak dan kematian. Mengkonsumsi 1 gram atau lebih tembaga sulfat () dapat berakibat fatal; korban selamat mungkin mengalami kerusakan organ yang parah. Lebih dari lima miligram selenium sangat beracun; ini
kira-kira sepuluh kali dari asupan harian maksimum yang direkomendasikan (0.45 mg); keracunan jangka panjang bisa mengakibatkan efek paralitik.
Beberapa logam berat non-esensial memiliki satu atau lebih bentuk yang beracun. Kegagalan dan fatalitas ginjal telah tercatat timbul dari konsumsi suplemen germannium (konsumsi total 15 hingga 300 g selama periode dua bulan hingga tiga tahun). Paparan osmium tetroksida () dapat menyebabkan kerusakan mata permanen dan memicu kegagalan respirasi serta kematian. Garam indium beracun jika
dikonsumsi lebih dari beberapa miligram dan akan berdampak pada ginjal, liver, dan jantung. Cisplatin (), yang merupakan obat penting yang digunakan untuk membunuh sel kanker, juga merupakan racun bagi ginjal dan saraf. Senyawa bismut dapat menyebabkan kerusakan liver jika dikonsumsi berlebih; senyawa uranium yang tidak larut, serta radiasi berbahaya yang dipancarkannya, dapat menyebabkan kerusakan ginjal permanen.
Logam berat dapat menurunkan kualitas udara, air, dan tanah, dan kemudian menyebabkan masalah kesehatan bagi tanaman, hewan, dan manusia, ketika terjadi penumpukan sebagai hasil aktivitas industri. Sumber logam berat yang umum dalam konteks ini meliputi aktivitas pertambangan dan limbah industri; gas buang kendaraan; baterai asam timbal; pupuk; cat; dan kayu olahan; infrastruktur pasokan air