Besi
Besi tuang "putih" mengandung karbon dalam bentuk sementit, atau besi-karbida. Senyawa keras dan rapuh ini mendominasi sifat mekanik besi tuang putih ini, sehingga tetap keras, tetapi tidak tahan kejut. Permukaan besi tuang putih yang rusak penuh goresan halus pecahan besi-karbida, suat bahan mengkilap, keperakan dan sangat pucat.
Dalam besi abu-abu, karbon berbentuk serpihan halus grafit terpisah, dan juga membuat bahan rapuh karena serpihannya bermata tajam yang menghasilkan alokasi konsentrasi tegangan dalam materi. Varian baru dari besi abu-abu, disebut sebagai besi elastis yang diberi perlakuan khusus dengan magnesium dalam jumlah renik untuk mengubah bentuk grafit menjadi sferoid, atau nodul, mengurangi konsentrasi tegangan serta meningkatkan ketangguhan dan kekuatan material.
Besi tempa mengandung kurang dari 0.25% karbon, tetapi mengandung terak dalam jumlah besar sehingga memberikan karakteristik berserat. Ini adalah produk keras, dapat ditempa, tetapi tidak mudah dilebur seperti "pig iron". Ia juga mudah diasah Besi tempa ditandai oleh adanya serat terak halus yang terperangkap dalam logam. Besi tempa lebih tahan
korosi daripada baja. Produk "blacksmithing" dan "besi tempa" tradisional dan telah hampir sepenuhnya digantikan oleh baja ringan.
Baja ringan lebih mudah berkarat daripada besi tempa, tetapi lebih murah dan lebih banyak tersedia. Baja karbon mengandung 2.0% karbon atau kurang, ditambah sedikit mangan, belerang, fosfor, dan silikon. Baja paduan mengandung bervariasi jumlah karbon dan logam lain, seperti kromium, vanadium, molibdenum, nikel, wolfram, dan sebagainya. Kandungan paduannya mendongkrak biaya,
sehingga biasanya hanya digunakan untuk keperluan khusus. Satu baja paduan umum, adalah baja nirkarat. Recent Perkembangan terkini dalam metalurgi besi telah menghasilkan berbagai baja paduan mikro, yang disebut juga baja 'HSLA' (singkatan dari), mengandung sedikit tambahan untuk menghasilkan kekuatan tinggi dan biasanya ketangguhan spektakuler dengan biaya minimal. Terlepas dari aplikasi
tradisional, besi juga digunakan untuk perlindungan dari radiasi pengion. Meskipun lebih ringan daripada bahan perlindungan tradisional lainnya, yaitu timbal, ini jauh lebih kuat secara mekanis. Atenuasi radiasi sebagai fungsi energi ditunjukkan dalam grafik.
Kerugian utama besi dan baja adalah bahwa besi murni, dan sebagian besar paduannya, dapat membentuk karat jika tidak dilindungi. Pengecatan, galvanisasi, pasivasi, pelapisan plastik dan pembiruan semua digunakan untuk melindungi besi dari karat dengan menghalangi masuknya air dan oksigen atau dengan proteksi katodik.
Meskipun peran metalurgi dominan dalam hal jumlah, senyawa besi banyak digunakan oleh baik industri maupun kegunaan lainnya. Katalis besi secara tradisional digunakan dalam proses Haber-Bosch untuk produksi amonia dan proses Fischer-Tropsch untuk konversi karbon monoksida menjadi hidrokarbon untuk bahan bakar dan pelumas. Serbuk besi dalam pelarut asam digunakan dalam reduksi Bechamp yaitu reduksi nitrobenzena menjadi anilin.
Besi (III) klorida digunakan untuk pemurnian air dan pengolahan limbah, untuk mewarnai tekstil, sebagai pewarna cat, sebagai aditif pakan ternak, dan sebagai untuk tembaga dalam pabrikasi PCB. Ini bisa juga dilarutkan dalam alkohol untuk membuat besi "tincture". Halida lainnya cenderung memiliki penggunaan yang terbatas di laboratorium.
Besi (II) sulfat digunakan sebagai prekursor untuk senyawa besi lainnya. Ini juga digunakan untuk mereduksi kromat dalam semen. Ini digunakan untuk memfortifikasi makanan dan mengobati anemia defisiensi besi. Hal di atas adalah kegunaan utamanya. Besi (III) sulfat digunakan dalam pengendapan partikel limbah dalam air tangki. Besi (II) klorida
digunakan sebagai pereduksi flokulator, dalam pembentukan kompleks besi dan besi oksida magnetik, serta sebagai reduktor dalam sintesis organik.
Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Berbagai jenis logam contohnya seng dan magnesium dapat melindungi besi dari korosi. Cara-cara pencegahan korosi besi yang akan dibahas berikut ini didasarkan pada dua sifat tersebut. Proses korosi besi disebut juga dengan perkaratan.Besi melimpah dalam biologi. Besi-protein ditemukan dalam semua organisme mulai dari yang promotif archaea
hingga manusia. Warna darah disebabkan oleh hemoglobin, suatu protein yang mengandung besi. Seperti dalam hemoglobin, besi seringkali terikat pada kofaktor, misalnya dalam heme. Gugus besi-belerang adalah penyusun nitrogenase, suatu enzim yang bertanggung jawab pada fiksasi nitrogen biologis. Pengaruh teori evolusi memberikan peran pada besi sulfida dalam teori besi-belerang dunia.
Besi adalah unsur renik penting yang ditemukan di hampir semua organisme hidup. Enzim dan protein mengandung besi, seringkali mengandung gugus prostetik heme, yang berperan besar dalam oksidasi dan transportasi biologis. Contoh protein yang ditemukan dalam organisme tingkat tinggi antara lain hemoglobin, sitokrom (lihat besi valensi tinggi), dan katalase.
Senyawa besi "bioanorganik" (yaitu senyawa besi yang digunakan dalam biologi) yang paling banyak diketahui adalah protein heme: contohnya: hemoglobin, myoglobin, dan sitokrom P450. Senyawa-senyawa ini dapat melakukan transportasi gas, membuat enzim, dan digunakan dalam transfer elektron. Metaloprotein adalah gugus protein dengan ion logam kofaktor. Beberapa contoh besi metaloprotein adalah feritin
dan rubredoksin. Banyak enzim vital untuk kehidupan mengandung besi, seperti katalase, lipoksigenase, dan IRE-BP.
Besi memang melimpah, tetapi sumber zat besi utama antara lain daging merah, kacang-kacangan, kacang, daging unggas, ikan, sayuran hijau, selada air, tahu, buncis, kacang polong, roti yang difortifikasi, dan sereal yang difortifikasi. Besi dalam jumlah kecil ditemukan dalam molases, "teff", dan tepung kentang (farina). Besi
dalam daging (besi heme) lebih mudah diserap daripada besi dalam sayuran. Meskipun sejumlah studi menyebutkan bahwa heme/hemoglobin dari daging merah mempunyai efek yang dapat meningkatkan kemungkinan kanker usus besar, tetapi tetap ada sejumlah kontroversi, dan bahkan ada beberapa studi yang menyatakan bahwa tidak ada bukti cukup yang mendukung klaim semacam itu.
Besi yang ada dalam suplemen makanan seringkali ditemukan sebagai besi (II) fumarat, meskipun besi sulfat lebih murah dan dapat diserap cukup baik. Unsur besi, meski efisiensi penyerapannya hanya relatif dari besi sulfat, sering ditambahkan dalam makanan seperti sereal dan tepung terigu. Besi yang paling mudah diserap tubuh apabila di-khelat-kan dengan asam amino dan
juga tersedia sebagai suplemen besi. Seringkali asam amino yang dipilih adalah yang termurah dan paling umum yaitu glisin, dalam bentuk suplemen "besi glisinat". Angka Kecukupan Gizi (AKG) yang dianjurkan () untuk besi beragam sesuai umur, jenis kelamin, dan sumber zat besi (besi berbasis heme memiliki bioavilabilitas yang lebih tinggi). Bayi memerlukan suplemen besi
jika mengkonsumsi susu formula. Pendonor darah dan wanita hamil beresiko mengalami kekurangan besi dan seringkali dianjurkan untuk mengkonsumsi suplemen besi.
Akuisisi besi menghadapi masalah bagi organisme aerobik, karena ion feri sukar larut pada pH mendekati netral. Oleh karena itu, bakteri telah melibatkan senyawa sekuestor yang disebut siderofora ().
Setelah diserap, dalam sel, penyimpanan besi diatur dengan hati-hati; ion besi "bebas" tidak tersedia begitu saja. Komponen utama yang mengatur ini adalah protein transferin, yang mengikat ion besi yang diserap dari duodenum dan mengangkutnya melalui aliran arah menuju sel. Pada hewan, tumbuhan, dan jamur, besi seringkali berupa ion yang berbentuk kompleks heme.
Heme adalah komponen esensial protein sitokrom, yang mengatur reaksi redoks, dan komponen esensial protein pengangkut oksigen seperti hemoglobin, myoglobin, dan leghemoglobin.