Isotop
Besi mempunyai empat isotop stabil yang wujud secara semula
jadi, 54Fe, 56Fe, 57Fe and 58Fe.
Kelimpahan semulajadi isotop-isotop Fe dalam alam sekitar adalah lebih kurang 54Fe
(5.8%), 56Fe (91.7%), 57Fe (2.2%) dan 58Fe
(0.3%). 60Fe adalah radionuklida yang telah pupus dan mempunyai separuh hayat yang
panjang (1.5 juta tahun). Kebanyakan hasil penyelidikan terdahulu dalam
pengiraan komposisi Fe bertumpu kepada penentuan variasi 60Fe akibat
daripada nukleosintesis (iaitu, kajian meteorit) dan pembentukan bijih. Isotop 56Fe
menimbulkan minat saintis nuklear kerana ia merupakan nukleus yang paling
stabil yang boleh dikecapi. Adalah mustahil untuk menjalankan proses pelakuran
atau pembelahan ke atas 56Fe untuk membebaskan tenaga. Ini tidak
sama dengan lain-lain unsur.
Dalam fasa-fasa meteorit Semarkona
und Chervony Kut perkaitan antara kepekatan 60Ni, dan hasil reputan 60Fe,
dan kelimpahan isotop stabil besi boleh ditemui dan ini menjadi bukti kepada
kewujudan isotop 60Fe sejak saat pembentukan sistem solar.
Kemungkinan tenaga yang dibebaskan dalam reputan 60Fe, bersama
dengan tenaga yang dibebaskan dalam penguraian radionuklida 26Al, membantu dalam peleburan semula
dan pembezaan asteroid selepas
pembentukannya 4.6 bilion tahun yang lalu. Kelimpahan 60Ni yang hadir pada bahan luar daratan dapat memberikan petunjuk yang
lebih lanjut mengenai asal sistem solar dan sejarah awalnya.
Di antara isotop-isotop yang
stabil ini, hanya 57Fe mempunyai spin (−1/2). Oleh sebab itu, 57Fe
mempunyai kegunaan sebagai isotop spin dalam bidang kimia dan biokimia.
Sifat-sifat besi
Logam murni besi sangat reaktif secara kimiawi dan mudah terkorosi,
khususnya di udara yang lembab atau ketika terdapat peningkatan suhu. Memiliki
4 bentuk allotroik ferit, yakni alfa, beta, gamma dan omega dengan suhu
transisi 700, 928, dan 1530oC. Bentuk alfa bersifat magnetik, tapi
ketika berubah menjadi beta, sifat magnetnya menghilang meski pola geometris
molekul tidak berubah. Hubungan antara bentuk-bentuk ini sangat aneh. Besi pig
adalah alloy dengan 3% karbon dan sedikit tambahan sulfur, silikon, mangan dan
fosfor.
Besi bersifat keras, rapuh, dan umumnya mudah dicampur, dan digunakan untuk
menghasilkan alloy lainnya, termasuk baja. Besi tempa yang mengandung kurang
dari 0.1% karbon, sangat kuat, dapat dibentuk, tidak mudah campur dan biasanya
memiliki struktur berserat.
Baja karbon adalah alloy besi dengan sedikit Mn, S, P, dan Si. Alloy baja
adalah baja karbon dnegan tambahan seperti nikel, khrom, vanadium dan
lain-lain. Besi relatif murah, mudah didapat, sangat berguna dan merupakan
logam yang sangat penting
Karat
Karat merupakan hasil
korosi, yaitu oksidasi suatu logam. Besi yang mengalami korosi membentuk
karat dengan rumus Fe2O3.xH2O. Korosi atau
proses pengaratan merupakan proses elektro kimia. Pada proses
pengaratan, besi (Fe) bertindak sebagai pereduksi dan oksigen (O2) yang
terlarut dalam air bertindak sebagai pengoksidasi. Persamaan reaksi pembentukan
karat sebagai berikut:
Anode:
Fe(s) → Fe2+(aq) ) 2e-
Katode: O2(g)
+ 4H+(aq) + 4e- → 2H2O(l)
Besi atau logam yang berkarat
bersifat rapuh, mudah larut, dan bercampur dengan logam lain, serta bersifat racun. Hal ini tentu berbahaya dan merugikan. Jika
berkarat, besi yang digunakan sebagai pondasi alau penyangga jembatan menjadi rapuh sehingga mudah ambruk. Alat-alat
produksi dalam industri makanan dan farmasi tidak boleh menggunakan menggunakan logam yang mudah
berkarat. Hal ini disebabkan karat yang terbentuk mudah larut dalam makanan,
obat-obatan, atau senyawa kimia yang diproduksi. Oleh sebab itu, untuk
kepentingan industri biasanya menggunakan peralatan stainless yang antikarat.