Besi
kation akuatik pada tingkat oksidasi rendahnya mirip dengan besi, tetapi osmium tidak, sehingga lebih stabil pada tingkat oksidasi tinggi dengan membentuk kompleks anion. Kenyataannya, pada paruh kedua dari deret transisi 3d ini, kemiripan vertikal golongan dari atas ke bawah bersaing dengan kemiripan horizontal besi dengan tetangganya kobalt dan nikel pada tabel
periodik, yang juga feromagnetik pada suhu ruang dan berbagi kemiripan kimia. Dengan demikian, besi, kobalt, dan nikel kadang-kadang dikelompokkan sebagai triad besi
Senyawa besi yang diproduksi dalam industri skala besar adalah besi (II) sulfat (FeSO.7HO) dan besi (III) klorida (FeCl3). Besi (II) sulfat adalah salah satu sumber besi (II) yang paling umum, tetapi kurang stabil terhadap oksidasi udara dibandingkan garam Mohr ((NH) Fe (SO)6HO). Senyawa besi (II) cenderung teroksidasi menjadi senyawa besi (III) di udara.
Tidak seperti logam lainnya, besi tidak membentuk amalgam dengan raksa. Sebagai hasilnya, raksa diperdagangkan dalam botol besi berukuran.
Sejauh ini besi adalah unsur yang paling reaktif dalam golongannya, bersifat piroforik ketika dihaluskan dan mudah larut dalam asam encer, membentuk Fe. Namun, besi tidak bereaksi dengan asam nitrat pekat dan asam oksidator, karena pembentukan lapisan oksida yang kuat yang dapat bereaksi dengan asam klorida.
Besi bereaksi dengan oksigen di udara membentuk berbagai senyawa oksida dan hidroksida; yang paling umum adalah besi (II,III) oksida (FeO), dan besi (III) oksida (FeO). Besi (II) oksida juga ada, meskipun tidak stabil pada temperatur kamar. Oksida-oksida ini adalah bijih utama untuk produksi besi (lihat
"bloomery" dan tanur tinggi). Mereka juga digunakan dalam produksi ferit, bermanfaat sebagai media penyimpanan magnetik di komputer, dan pigmen. Sulfida yang telah dikenal adalah besi pirit (FeS), juga dikenal sebagai "emas bodoh" karena kilau keemasannya. Halida fero dan feri biner telah dikenal lama, dengan pengecualian feri iodida. Fero
halida biasanya muncul dari pengolahan logam besi dengan asam halogen biner terkait untuk menghasilkan garam terhidrasi yang sesuai. Besi bereaksi dengan fluor, klorin, dan bromin menghasilkan feri halida yang sesuai. Feri klorida adalah yang paling umum: Feri iodida adalah perkecualian, tidak stabil secara termodinamika karena sifat oksidator Fe dan sifat reduktor I:
Namun, feri iodida dalam jumlah miligram, padatan hitam, tetap dapat dibuat melalui reaksi besi pentakarbonil dengan iodium dan karbon monoksida dengan adanya heksana dan cahaya pada suhu 20 °C. Perlu dipastikan bahwa sistem tertutup rapat agar terhindar dari udara dan air.
Potensial reduksi standar dalam larutan asam untuk beberapa ion besi yang umum adalah sebagai berikut: Anion ferat (VI) yang berbentuk tetrahedral dan berwarna merah-ungu adalah oksidator kuat yang dapat mengoksidasi nitrogen dan amonia pada suhu kamar, dan bahkan air dalam larutan asam atau netral:
Ion Fe memiliki kimia kationik sederhana yang besar, meskipun ion heksaquo [Fe (HO)] yang berwarna ungu pucat sangat mudah terhidrolisis ketika pH dinaikkan di atas 0 sebagai berikut:
Ketika pH naik di atas 0 terbentuk spesies hasil hidrolisis yang berwarna kuning, dan ketika dinaikkan di atas 2-3 terbentuk endapan besi (III) oksida hidrat yang berwarna coklat kemerahan. Meskipun Fe memiliki konfigurasi d, spektrum serapannya tidak seperti Mn dengan pita d-d spin terlarangnya yang lemah, karena Fe memiliki muatan positif yang lebih tinggi dan
lebih terpolarisasi. Ini melemahkan energi serapan transfer muatan ligan-ke-logam. Oleh karena itu, semua kompleks di atas memililki warna yang agak kuat, dengan satu perkecualian ion heksaquo- dan bahkan yang memiliki spektrum yang didominasi oleh transfer muatan di daerah ultraviolet dekat. Sebaliknya, ion besi (II) heksaquo [Fe (HO)] yang berwarna hijau
pucat tidak mengalami hidrolisis. Karbon dioksida tidak muncul ketika ditambahkan anion karbonat, malah menghasilkan endapan putih besi (II) karbonat. Dalam kondisi karbon dioksida berlebih, ini membentuk bikarbonat yang sedikit larut, yang jamak terjadi dalam air tanah, tetapi dengan cepat teroksidasi di udara membentuk besi (III) oksida yang menyebabkan endapan coklat di banyak aliran air.
Telah dikenal beberapa kompleks sianida. Contoh yang paling terkenal adalah biru Prusia, (Fe (Fe[CN])). Kalium ferisianida dan kalium ferosianida juga telah diketahui; pembentukan biru Prusia pada reaksi dengan besi (II) dan besi (III) merupakan dasar "uji kimia basah". Biru Prusia juga digunakan sebagai antidot pada keracunan talium dan sesium
radioaktif. Biru Prusia dapat digunakan untuk mencuci pakaian guna menghilangkan noda kekuningan yang ditinggalkan oleh garam besi dalam air.
Telah dikenal beberapa senyawa karbonil besi. Senyawa besi (0) utama adalah besi pentakarbonil, Fe (CO), yang digunakan untuk memproduksi serbuk karbonil besi, bentuk yang sangat reaktif dari logam besi. Termolisis besi pentakarbonil menghasilkan gugus tiga-inti, triferum dodekakarbonil. Pereaksi Collman, dinatrium tetrakarbonilferat, adalah pereaksi yang digunakan
dalam kimia organik. Pereaksi ini mengandung besi dengan tingkat oksidasi 2. Siklopentadienilferum dikarbonil dimer mengandung besi dengan tingkat oksidasi yang langka, yaitu +1. Ferosen () adalah kompleks yang sangat stabil. Senyawa sandwich pertama, yang mempunyai pusat besi (II) dengan dua ligan siklopentadienil yang terikat melalui kesepuluh atom karbonnya. Pengaturan ini
adalah hal yang mengejutkan ketika pertama kali ditemukan, tetapi penemuan ferosen memicu cabang baru kimia organologam. Ferosen sendiri dapat digunakan sebagai tulang punggung ligan, misalnya dppf. Ferosen dapat dioksidasi menjadi kation ferosenium (Fc). Pasangan ferosen/ferosenium sering digunakan sebagai rujukan dalam elektrokimia.
Besi telah digarap, atau ditempa, selama beberapa milenium. Namun, objek besi berumur panjang jauh lebih jarang daripada objek yang dibuat dari emas atau perak karena besi mudah berkarat. Manik-manik yang terbuat dari besi meteor di 3500 SM atau sebelumnya ditemukan di Gerzah, Mesir oleh G.A. Wainwright. Manik-manik mengandung 7.5% nikel, yang merupakan tanda
bahwa berasal dari meteor karena hanya sedikit besi yang ditemukan pada kerak bumi dan tidak ada kandungan nikelnya. Besi meteorit sangat dihormati karena asal-usulnya di langit dan sering digunakan untuk menempa senjata dan alat-alat atau seluruh spesimen yang ditempatkan di gereja-gereja. Barang-barang yang terbuat dari besi oleh bangsa Mesir bertanggal 2500
hingga 3000 SM. Besi memiliki keuntungan pembeda dibandingkan perunggu untuk peralatan perang. Besi jauh lebih keras dan lebih awet dibandingkan perunggu, meskipun rentan terhadap karat. Namun, hal. ini telah ditentang. Hittitolog Trevor Bryce berargumentasi bahwa sebelum teknik pengolahan besi tingkat lanjut dikembangkan di India, senjata besi meteorit yang digunakan oleh tentara
Mesopotamia awal memiliki kecenderungan mudah hancur dalam peperangan, karena kandungan karbonnya yang tinggi.
Produksi besi pertama dimulai sejak Zaman Perunggu tengah tetapi memerlukan beberapa abad sebelum dapat menggantikan perunggu. Contoh leburan besi dari Asmar, Mesopotamia dan Tall Chagar Bazaar di Siria bagian utara dibuat antara 2700 dan 3000 SM. Hittites tampaknya adalah yang pertama memahami produksi besi dari bijihnya dan sangat dihormati dalam masyarakat mereka. Mereka mulai melebur
besi antara 1500 dan 1200 SM dan praktik ini tersebar ke Timur Dekat setelah kekaisaran mereka runtuk pada tahun 1180 SM. Periode berikutnya disebut Zaman Besi. Peleburan besi, oleh karenanya dinamakan Zaman Besi, mencapai Eropa dua ratus tahun kemudian dan tiba di Zimbabwe, Afrika pada abad ke-8. Di China, besi hanya muncul sekitar tahun 700-500 SM. Peleburan besi