Mangan [] ist ein chemisches Element mit dem Elementsymbol Mn und der Ordnungszahl 25. Im Periodensystem steht es in der 7. Nebengruppe (7. IUPAC-Gruppe), der Mangangruppe. Mangan ist ein silberweißes, hartes, sehr sprödes Übergangsmetall, das in manchen Eigenschaften dem Eisen ähnelt.
Mangan kommt in der Natur vorwiegend als Braunstein vor und wird in großen Mengen abgebaut. 90 % des abgebauten Mangans werden in der Stahlindustrie in Form von Ferromangan als Legierungsbestandteil von Stahl eingesetzt. Dabei entzieht es dem Stahl Sauerstoff und Schwefel und verbessert gleichzeitig die Durchhärtung. Wirtschaftlich wichtig ist zudem Mangan(IV)-oxid, das als Kathode in Alkali-Mangan-Batterien eingesetzt wird.
Das Element besitzt eine hohe biologische Bedeutung als Bestandteil verschiedener Enzyme. So wirkt es an einer zentralen Stelle im Photosynthese-Zyklus, wo ein Mangan-Calcium-Cluster für die Oxidation von Wasser zu Sauerstoff verantwortlich ist.
Geschichte mini|links|Johan Gottlieb Gahn In der Natur vorkommende Manganoxide wie Braunstein sind schon lange als natürliche Pigmente bekannt und in Gebrauch. So wurden schwarze Manganoxid-Pigmente unter anderem in den etwa 17.000 Jahre alten Höhlenmalereien in den Höhlen von Ekain und Lascaux nachgewiesen.Emilie Chalmin, Michel Menu, Colette Vignaud: Analysis of rock art painting and technology of Palaeolithic painters. In: Measurement Science and Technology. 14, 2003, S. 1590–1597, doi:10.1088/0957-0233/14/9/310.E. Chalmin, C. Vignaud, H. Salomon, F. Farges, J. Susini, M. Menu: Minerals discovered in paleolithic black pigments by transmission electron microscopy and micro-X-ray absorption near-edge structure. In: Applied Physics A. 83, 2006, S. 213–218, doi:10.1007/s00339-006-3510-7. In der Glasherstellung werden Manganverbindungen seit dem vierten Jahrhundert vor Christus im Römischen Reich eingesetzt. Dabei hat das Mangan zwei Funktionen: Wird Braunstein eingesetzt, färbt dieser das Glas intensiv braun-violett. Wird dagegen dreiwertiges Manganoxid in eisenhaltige Gläser gegeben, entfärbt es diese, indem es das grünfärbende zweiwertige Eisen zum schwach gelben dreiwertigen oxidiert, was zusammen mit dem Violett des Mangans ein graues „entfärbtes“ Aussehen ergibt.E. V. Sayre, R. W. Smith: Compositional Categories of Ancient Glass. In: Science. 133, 1961, S. 1824–1826, doi:10.1126/science.133.3467.1824.W. Patrick McCray: Glassmaking in renaissance Italy: The innovation of venetian cristallo. In: JOM – Journal of the Minerals, Metals and Materials Society. 50, 1998, S. 14–19, doi:10.1007/s11837-998-0024-0.
Die erste Gewinnung des Elements gelang wahrscheinlich 1770 Ignatius Gottfried Kaim (1746–1778), der Braunstein mit Kohlenstoff reduzierte und dabei unreines Mangan erhielt, das er Braunsteinkönig nannte. Diese Entdeckung ist jedoch nicht sehr bekannt geworden. 1774 erkannte Carl Wilhelm Scheele, dass Braunstein ein unbekanntes Element enthalten müsse, im gleichen Jahr stellte Johan Gottlieb Gahn auf Scheeles Anregung hin Mangan durch Reduktion von Braunstein mit Kohlenstoff her.E. Rancke-Madsen: The Discovery of an Element. In: Centaurus. 19, 1975, S. 299–313, doi:10.1111/j.1600-0498.1975.tb00329.x. Als Name wurde nach der lateinischen Bezeichnung für Braunstein manganesia nigra zunächst Manganesium gewählt, nach der Entdeckung des Magnesiums jedoch wegen möglicher Verwechslungen zu Mangan(ium) abgekürzt. Braunstein wurde von Plinius wegen der Ähnlichkeit zum Magneteisen (oder magnes masculini sexus) als magnes feminei sexus (da Braunstein nicht magnetisch ist) bezeichnet, was im Mittelalter zu manganesia wurde.Justus von Liebig, Johann C. Poggendorff, Friedrich Wöhler, Hermann Kolbe: Handwörterbuch der reinen und angewandten Chemie. Band 5, 1851, S. 594–595 ()
1839 wurde erkannt, dass Mangan die Formbarkeit von Eisen verbessert. Als 1856 Robert Forester Mushet (1811–1891) zeigte, dass durch Zusatz von Mangan eine Massenproduktion von Stahl im Bessemer-Verfahren möglich ist, wurde Mangan binnen kurzer Zeit in großen Mengen zur Stahlproduktion verwendet.L. A. Corathers, J. F. Machamer: Manganese. In: Society for Mining, Metallurgy and Exploration (U.S.): Industrial minerals & rocks: commodities, markets, and uses. 7. Auflage. SME, 2006, ISBN 0-87335-233-5, S. 631–636 (). Auch Braunstein erlangte ab 1866 technische Bedeutung, als Walter Weldon das Weldon-Verfahren zur Chlorherstellung entwickelt hatte, bei dem Salzsäure mithilfe von Braunstein zu Chlor oxidiert wird.William H. Brock: Viewegs Geschichte der Chemie. Vieweg, Braunschweig 1997, ISBN 3-540-67033-5, S. 182.
Vorkommen mini|links|Rhodochrosit (rot) und Manganit (schwarz)
Mangan ist auf der Erde ein häufiges Element, in der kontinentalen Erdkruste kommt es mit einem Gehalt von 0,095 %David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 85. Auflage. CRC Press, Boca Raton, Florida, 2005. Section 14, Geophysics, Astronomy, and Acoustics; Abundance of Elements in the Earth’s Crust and in the Sea. ähnlich häufig wie Phosphor oder Fluor vor. Nach Eisen und Titan ist es das dritthäufigste Übergangsmetall. Mangan kommt neben der Erdkruste auch im Erdmantel und [Erdkern] vor, so enthält der Erdkern 0,2 % Mangan.Rebecca A. Fischer, William F. McDonough: Earth's core composition and core formation. In: Ariel Anbar, Dominique Weis (Hrsg.): Treatise on Geochemistry. 3. Auflage, Elsevier, 2025, ISBN 978-0-323-99763-8. Zwar besitzt das Element unter den meisten Bedingungen lithophile Eigenschaften, es wird jedoch vermutet, dass es unter sehr hohem Druck und Temperatur stärker siderophil (eisenliebend) wird und daher bei der Entstehung der Erde es teilweise in den Kern abgesunken ist.Christine K. Gessmann, David C. Rubie: The origin of the depletions of V, Cr and Mn in the mantles of the Earth and Moon. In: Earth and Planetary Science Letters. Band 184, Nr. 1, 30 December 2000, S. 95–107, .
In vielen magmatischen Gesteinen ist zweiwertiges Mangan enthalten, wobei es Eisen ersetzt. So enthalten ultrabasische Gesteine, Basalt, Granit und Syenit etwa 0,1 % Mangan. Dieses kann durch Verwitterung leicht ausgelaugt werden und ist daher eine wichtige Quelle für Mangan in der Umwelt.Jena E. Johnson, Samuel M. Webb, Chi Ma, Woodward W. Fischer: Manganese mineralogy and diagenesis in the sedimentary rock record. In: Geochimica et Cosmochimica Acta. Band 173, 2016, S. 210–231, .
Während viele Verbindungen des zweiwertigen Mangans leicht wasserlöslich sind, bildet das Element in den Oxidationsstufen +3 und +4 schwerlösliche Oxide und Hydroxide, weshalb sich unter oxidativen Bedingungen Sekundärminerale wie Pyrolusit oder Manganit bilden können. Neben dem Oxidationspotential spielt auch der pH-Wert der manganhaltigen Lösung eine zentrale Rolle, ob und welche Minerale gebildet werden. Dabei werden oxidische Minerale vorwiegend in basischen Lösungen gebildet, während im Sauren Mn2+ weitgehend stabil ist.J Barry Maynard: Manganiferous Sediments, Rocks, and Ores. In: Heinrich D. Holland, Karl K. Turekian: Treatise on Geochemistry. 2. Auflage, Elsevier, 2014, ISBN 978-0-08-098300-4. Auch Bakterien, unter anderem der Gattungen Pseudomonas und Bacillus können, wahrscheinlich durch die Oxidation zu Mn3+ Manganoxide bilden. Ist dagegen Carbonat vorhanden, sind keine oxidativen Bedingungen notwendig, da sich bei pH-Werten > 9 auch bei reduzierenden Bedingungen das unlösliche Mangan(II)-carbonat und somit Rhodochrosit bildet. Da vierwertiges Mangan durch bestimmte Bakterien auch wieder zu zweiwertigem reduziert werden kann, bildet sich ein biogeochemischer Mangankreislauf aus.Henry Lutz Ehrlich, Dianne K. Newman: Geomicrobiology. CRC Press, 2008, ISBN 978-0-849-37907-9, S. 400–403.
Obwohl sich Eisen ähnlich wie Mangan verhält und ebenfalls unter oxidativen Bedingungen vom leichtlöslichen zweiwertigen zum schwerlöslichen dreiwertigen Eisen oxidiert, gibt es nur wenige Eisen-Mangan-Mischerze. Verantwortlich hierfür ist, dass Mangan sehr viel höhere Sauerstoffkonzentrationen für die Oxidation benötigt als Eisen. Zudem bildet Mangan keine sehr unlöslichen Sulfide wie Pyrit, Mangansulfide wie Alabandin bilden sich nur unter sehr engen Bedingungen.
Mangan bildet eine Vielzahl an Mineralen aus. Neben dem Carbonat Rhodochrosit sind dies vor allem Oxide, Silikate, Arsenate und Phosphate. Zu den häufigsten zählen Braunsteine, insbesondere Pyrolusit (MnO2), Rhodochrosit (MnCO3), Spessartin (Mn2+3Al2(SiO4)3), Rhodonit (CaMn3Mn[Si5O15]) und Manganit (Mn3+O(OH)). Dabei kommt das Element in ungewöhnlich vielen Oxidationsstufen natürlich vor. In den meisten Mineralen liegt es zwei-, drei- oder vierwertig vor, daneben sind auch einige gemischtvalente Minerale wie Hausmannit (Mn2+Mn3+2O4) oder Kryptomelan (K(Mn4+7Mn3+)O16) bekannt. In einem Fund in der Oase Bahariyya in Ägypten wurde auch Kaliumpermanganat (KMn7+O4) gefunden und Bahariyait genannt, jedoch sind genauere Informationen noch nicht publiziert und es ist unklar, ob das Material natürlichen oder anthropogenen Ursprungs ist.Bahariyaite. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 22. Mai 2026. Insgesamt sind (Stand Mai 2026) 652 manganhaltige Minerale anerkannt. Zu den wichtigsten Fundorten von Manganmineralen zählen Långban in Schweden, die Gambatesa Mine bei Reppia in der italienischen Metropolitanstadt Genua, Franklin und Ogdensburg in Sussex County (New Jersey), Vereinigte Staaten, Târgu Lăpuș und Iacobeni in Rumänien sowie Mont Saint-Hilaire in Kanada.The mineralogy of Manganese. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 22. Mai 2026.
2001 wurde in einer platinhaltigen Gold-Seifenlagerstätte im Aldanhochland in Russland gediegenes Mangan gefunden. Es handelt sich dabei um graue, bis 0,4 mm große Körner, die zu 88,2 % aus Mangan, dazu 6,67 % Eisen, 4,86 % Silicium und 0,28 % Phosphor bestehen. Strukturell besitzt das Mineral die kubische Kristallstruktur von β-Mn.A.A. Kim, N.V. Zayakina: Native manganese from alkali picrites of central Aldan. In: Otechestvennaya Geologia. Band 5, S. 32–34 (russisch, englisches Abstract in: American Mineralogist. Band 88, 2003, S. 933). Jedoch und obwohl noch einige weitere Funde unter anderem aus weiteren Orten in Russland, Ceará in Brasilien, Visakhapatnam in Indien und Ulan in Kasachstan gemeldet wurden, wurde die Anerkennung als Mineral von der International Mineralogical Association zurückgewiesen, es ist nicht als solches anerkannt.Native Manganese. In: mindat.org. Hudson Institute of Mineralogy, abgerufen am 22. Mai 2026.
mini|Manganknolle In größeren Mengen kommt Mangan in Manganknollen vor, knollenförmigen, bis zu 20 Zentimeter großen, porösen Konkretionen von Schwermetalloxiden in der Tiefsee, die typischerweise zu etwa 30 % aus Mangan bestehen. Mangan liegt darin vor allem als wasserhaltiger δ-MnO2 vor. Manganknollen bilden sich entweder durch Ausfällung von Mangan- und Eisenoxiden aus dem Meerwasser um einen Kern herum oder durch Oxidation und Fällung von Metallsalzen im Porenwasser von Tiefsee-Sedimenten und wachsen sehr langsam mit wenigen Millimetern pro Million Jahren. Besonders hohe Konzentrationen an Manganknollen finden sich im Pazifik südlich von Hawaii sowie im Indischen Ozean. Über einen Abbau zur Gewinnung seltener und teurer Metalle wird diskutiert, ist jedoch teuer und vor allem wegen der großen ökologischen Eingriffe in die Tiefsee umstritten.Xu Wang, Wenqing Qin, Maolin Li, Xueduan Liu, Yangrui Cheng, Shiping Chen, Congren Yang: Mineralogy of Deep-Sea Manganese Nodules and Advances in Extraction Technology of Valuable Elements from Manganese Nodules. In: Metals. Band 14, 2024, Artikel 1359, .James R. Hein: Manganese nodules. In: Jan Harff, Martin Meschede, Sven Petersen, Jörn Thiede (Hrsg.): Encyclopedia of Marine Geosciences. Springer, 2016, ISBN 978-94-007-6238-1, S. 408–412.