Besi

Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari dari yang bermanfaat sampai dengan yang merusakkan. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi.

mangan ← besi → kobalt - ↑ Fe ↓ Ru 26Fe Tabel periodik
Keterangan Umum Unsur
Nama, Lambang, Nomor atom	besi, Fe, 26
Deret kimia	logam transisi
Golongan, Periode, Blok	8, 4, d
Penampilan	metalik mengkilap keabu-abuan
Massa atom	55,845(2)  g/mol
Konfigurasi elektron	[Ar] 3d6 4s2
Jumlah elektron tiap kulit	2, 8, 14, 2
Ciri-ciri fisik
Fase	padat
Massa jenis (sekitar suhu kamar)	7,86 g/cm³
Massa jenis cair pada titik lebur	6,98 g/cm³
Titik lebur	1811 K (1538 °C, 2800 °F)
Titik didih	3134 K (2861 °C, 5182 °F)
Kalor peleburan	13,81 kJ/mol
Kalor penguapan	340 kJ/mol
Kapasitas kalor	(25 °C) 25,10 J/(mol·K)
Tekanan uap P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k pada T/K 1728 1890 2091 2346 2679 3132
Ciri-ciri atom
Struktur kristal	kubus pusat badan
Bilangan oksidasi	2, 3, 4, 6 (oksida amfoter)
Elektronegativitas	1,83 (skala Pauling)
Energi ionisasi	pertama: 762,5 kJ/mol
	ke-2: 1561,9 kJ/mol
	ke-3: 2957 kJ/mol
Jari-jari atom	140 pm
Jari-jari atom (terhitung)	156 pm
Jari-jari kovalen	125 pm
Lain-lain
Sifat magnetik	feromagnetik
Resistivitas listrik	(20 °C) 96,1 nΩ·m
Konduktivitas termal	(300 K) 80,4 W/(m·K)
Ekspansi termal	(25 °C) 11,8 µm/(m·K)
Kecepatan suara (pada wujud kawat)	(suhu kamar) (elektrolitik) 5120 m/s
Modulus Young	211 GPa
Modulus geser	82 GPa
Modulus ruah	170 GPa
Nisbah Poisson	0,29
Skala kekerasan Mohs	4,0
Kekerasan Vickers	608 MPa
Kekerasan Brinell	490 MPa
Isotop
iso NA waktu paruh DM DE (MeV) DP 54Fe 5,8% >3,1E22 tahun penangkapan 2ε 54Cr 55Fe syn 2,73 tahun penangkapan ε 55Mn 56Fe 91,72% stabil 57Fe 2,2% stabil 58Fe 0,28% stabil 59Fe syn 44,503 hari β 59Co 60Fe syn 1,5E6 tahun β- 60Co
Referensi

Besi adalah logam yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Hal itu karena beberapa hal, diantaranya:

• Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar,
• Pengolahannya relatif mudah dan murah, dan
• Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi.

Salah satu kelemahan besi adalah mudah mengalami korosi. Korosi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur pakai berbagai barang atau bangunan yang menggunakan besi atau baja. Sebenarnya korosi dapat dicegah dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel), akan tetapi proses ini terlalu mahal untuk kebanyakan penggunaan besi.

Korosi besi memerlukan oksigen dan air. Berbagai jenis logam contohnya Zink dan Magnesium dapat melindungi besi dari korosi. Cara-cara pencegahan korosi besi yang akan dibahas berikut ini didasarkan pada dua sifat tersebut.

1. Pengecatan. Jembatan, pagar, dan railing biasanya dicat. Cat menghindarkan kontak dengan udara dan air. Cat yang mengandung timbel dan zink (seng) akan lebih baik, karena keduanya melindungi besi terhadap korosi.
2. Pelumuran dengan Oli atau Gemuk. Cara ini diterapkan untuk berbagai perkakas dan mesin. Oli dan gemuk mencegah kontak dengan air.
3. Pembalutan dengan Plastik. Berbagai macam barang, misalnya rak piring dan keranjang sepeda dibalut dengan plastik. Plastik mencegah kontak dengan udara dan air.
4. Tin Plating (pelapisan dengan timah). Kaleng-kaleng kemasan terbuat dari besi yang dilapisi dengan timah. Pelapisan dilakukan secara elektrolisis, yang disebut tin plating. Timah tergolong logam yang tahan karat. Akan tetapi, lapisan timah hanya melindungi besi selama lapisan itu utuh (tanpa cacat). Apabila lapisan timah ada yang rusak, misalnya tergores, maka timah justru mendorong/mempercepat korosi besi. Hal itu terjadi karena potensial reduksi besi lebih negatif daripada timah. Oleh karena itu, besi yang dilapisi dengan timah akan membentuk suatu sel elektrokimia dengan besi sebagai anode. Dengan demikian, timah mendorong korosi besi. Akan tetapi hal ini justru yang diharapkan, sehingga kaleng-kaleng bekas cepat hancur.
5. Galvanisasi (pelapisan dengan Zink). Pipa besi, tiang telepon dan berbagai barang lain dilapisi dengan zink. Berbeda dengan timah, zink dapat melindungi besi dari korosi sekalipun lapisannya tidak utuh. Hal ini terjadi karena suatu mekanisme yang disebut perlindungan katode. Oleh karena potensial reduksi besi lebih positif daripada zink, maka besi yang kontak dengan zink akan membentuk sel elektrokimia dengan besi sebagai katode. Dengan demikian besi terlindungi dan zink yang mengalami oksidasi (berkarat). Badan mobil-mobil baru pada umumnya telah digalvanisasi, sehingga tahan karat.
6. Cromium Plating (pelapisan dengan kromium). Besi atau baja juga dapat dilapisi dengan kromium untuk memberi lapisan pelindung yang mengkilap, misalnya untuk bumper mobil. Cromium plating juga dilakukan dengan elektrolisis. Sama seperti zink, kromium dapat memberi perlindungan sekalipun lapisan kromium itu ada yang rusak.
7. Sacrificial Protection (pengorbanan anode). Magnesium adalah logam yang jauh lebih aktif (berarti lebih mudah berkarat) daripada besi. Jika logam magnesium dikontakkan dengan besi, maka magnesium itu akan berkarat tetapi besi tidak. Cara ini digunakan untuk melindungi pipa baja yang ditanam dalam tanah atau badan kapal laut. Secara periodik, batang magnesium harus diganti.

Pranala luar

• WebElements.com – Iron
• It's Elemental – Iron
• The Most Tightly Bound Nuclei
• Crystal structure of iron