Mangan

Mangan ist ein chemisches Element mit dem Symbol Mn und der Ordnungszahl 25. Es ist ein hartes, sprödes, silberfarbenes Metall, das häufig in Mineralien in Verbindung mit Eisen vorkommt . Mangan wurde erstmals in den 1770er Jahren isoliert und ist ein Übergangsmetall mit vielfältigen industriellen Anwendungen in Legierungen , insbesondere in Edelstählen, wo es Festigkeit, Verarbeitbarkeit und Verschleißfestigkeit verbessert. Verschiedene Manganoxide werden als Oxidationsmittel, als Kautschukzusätze sowie in der Glasherstellung, in Düngemitteln und in der Keramik verwendet. Mangansulfat kann als Fungizid eingesetzt werden.

Mangan ist ein essentielles Spurenelement für den Menschen und spielt eine wichtige Rolle im Makronährstoffstoffwechsel , der Knochenbildung und der Abwehr freier Radikale . Es ist ein wesentlicher Bestandteil zahlreicher Proteine ​​und Enzyme . ^{[ 8 ]} Es findet sich hauptsächlich in den Knochen, aber auch in Leber, Nieren und Gehirn. ^{[ 9 ]} Im menschlichen Gehirn ist Mangan an Mangan- Metalloproteine ​​gebunden , insbesondere an die Glutaminsynthetase in Astrozyten .

Mangan wird in Form des tiefvioletten Salzes Kaliumpermanganat häufig in Laboren als Oxidationsmittel eingesetzt . Kaliumpermanganat dient außerdem als Biozid in der Wasseraufbereitung .

Es tritt an den aktiven Zentren einiger Enzyme auf . ^{[ 10 ]} Von besonderem Interesse ist die Verwendung eines Mn–O- Clusters , des sauerstoffentwickelnden Komplexes , bei der Sauerstoffproduktion durch Pflanzen.

Mangan ist ein silbergraues Metall , das Eisen ähnelt . Es ist hart und sehr spröde, schwer zu schmelzen, oxidiert aber leicht. ^{[ 11 ]} Mangan und seine häufigen Ionen sind paramagnetisch . ^{[ 12 ]} Mangan läuft an der Luft langsam an und oxidiert („rostet“) wie Eisen in Wasser mit gelöstem Sauerstoff. ^{[ 13 ]}

Natürlich vorkommendes Mangan besteht aus einem stabilen Isotop , ^⁵⁵ Mn. Mehrere radioaktive Isotope wurden isoliert und beschrieben, von ^⁴⁶ Mn bis ^⁷² Mn. Die stabilsten sind ^⁵³ Mn mit einer Halbwertszeit von 3,7 Millionen Jahren, ^⁵⁴ Mn mit einer Halbwertszeit von 312,08 Tagen und ^⁵² Mn mit einer Halbwertszeit von 5,591 Tagen. Alle übrigen radioaktiven Isotope haben Halbwertszeiten von weniger als drei Stunden, die meisten sogar von weniger als einer Minute. Der primäre Zerfallsmechanismus bei leichteren Isotopen als dem häufigsten stabilen Isotop, ^⁵⁵Mn, ist der Elektroneneinfang , bei schwereren Isotopen der Beta-Zerfall . Mangan besitzt außerdem drei Meta-Zustände . ^{[ 14 ]}

Mangan gehört zur Eisengruppe der Elemente, die vermutlich in massereichen Sternen kurz vor der Supernova- Explosion synthetisiert werden . ^{[ 15 ] ⁵³Mn} zerfällt mit einer Halbwertszeit von 3,7 Millionen Jahren zu ^⁵³Cr . Aufgrund seiner kurzen Halbwertszeit ist ^⁵³Mn relativ selten; es entsteht durch den Aufprall kosmischer Strahlung auf Eisen . ^{[ 16 ]}

Chrom und Mangan kommen in ausreichender Konzentration vor, um beide Elemente zu messen und so in der Isotopengeologie Anwendung zu finden . Die hier ermittelten Mn/Cr-Verhältnisse dienen der Datierung des frühen Sonnensystems. Die Mn-Cr-Isotopenverhältnisse untermauern die Erkenntnisse aus ^²⁶ Al und ^¹⁰⁷Pd zur Frühgeschichte des Sonnensystems . Variationen der ^⁵³ Cr/ ^⁵² Cr- und Mn/Cr-Verhältnisse in verschiedenen Meteoriten deuten auf ein von null verschiedenes anfängliches ^⁵³ Mn/ ^⁵⁵Mn-Verhältnis hin. Dies legt nahe, dass die Variationen der Chrom-Isotopenzusammensetzung auf den Zerfall von ⁵³Mn in differenzierten Planetenkörpern zurückzuführen sind . Somit ^liefert ^⁵³ Mn zusätzliche Hinweise auf nukleosynthetische Prozesse unmittelbar vor der Entstehung des Sonnensystems. ^{[ 17 ]}

Es sind vier Allotrope (Strukturformen) des festen Mangans bekannt, bezeichnet als α, β, γ und δ, die bei sukzessive höheren Temperaturen auftreten. Alle sind metallisch, unter Normaldruck stabil und besitzen ein kubisches Kristallgitter, unterscheiden sich jedoch stark in ihrer Atomstruktur. ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]}

Alpha-Mangan (α-Mn) ist die Gleichgewichtsphase bei Raumtemperatur. Es besitzt ein kubisch-raumzentriertes Gitter und ist unter den elementaren Metallen insofern ungewöhnlich, als es eine sehr komplexe Elementarzelle mit 58 Atomen pro Zelle (29 Atome pro primitiver Einheitszelle ) aufweist, wobei die Manganatome vier verschiedene Umgebungen (Positionen) einnehmen. ^{[ 21 ] [ 18 ]} Es ist bei Raumtemperatur paramagnetisch und bei Temperaturen unter 95 K (−178 °C) antiferromagnetisch . ^{[ 22 ]}

Beta-Mangan (β-Mn) bildet sich beim Erhitzen über die Übergangstemperatur von 973 K (700 °C; 1290 °F). Es besitzt eine primitive kubische Struktur mit 20 Atomen pro Elementarzelle an zwei verschiedenen Gitterplätzen, die ebenso komplex ist wie die jedes anderen elementaren Metalls. ^{[ 23 ]} Es lässt sich leicht als metastabile Phase bei Raumtemperatur durch schnelles Abschrecken von Mangan in Eiswasser bei 850 °C (1120 K; 1560 °F) gewinnen. Es zeigt keine magnetische Ordnung und bleibt bis zur niedrigsten gemessenen Temperatur (1,1 K) paramagnetisch. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]}

Gamma-Mangan (γ-Mn) entsteht beim Erhitzen über 1370 K (1100 °C; 2010 °F). Es besitzt eine einfache kubisch-flächenzentrierte Struktur (vier Atome pro Elementarzelle). Beim Abschrecken auf Raumtemperatur wandelt es sich in β-Mn um, kann aber durch Legieren mit mindestens 5 % anderer Elemente (wie C, Fe, Ni, Cu, Pd oder Au) bei Raumtemperatur stabilisiert werden. Diese durch Legierungselemente stabilisierten Legierungen weisen eine verzerrte, tetragonal -flächenzentrierte Struktur auf. ^{[ 26 ] [ 25 ]}

Delta-Mangan (δ-Mn) bildet sich beim Erhitzen über 1406 K (1130 °C; 2070 °F) und ist bis zum Schmelzpunkt von Mangan bei 1519 K (1250 °C; 2270 °F) stabil. Es besitzt eine kubisch-raumzentrierte Struktur (zwei Atome pro kubischer Elementarzelle). ^{[ 19 ] [ 25 ]}

Gängige Oxidationsstufen von Mangan sind +2, +4 und +7, obwohl alle Oxidationsstufen von −3 bis +7 beobachtet wurden. Mangan in der Oxidationsstufe +7 liegt in Form von Salzen des intensiv violetten Permanganat-Anions MnO₄⁻ vor.−4[ ^{28 ]} Kaliumpermanganat ist aufgrund seiner oxidierenden Eigenschaften ein häufig verwendetes Laborreagenz ; es wird auch topisch angewendet (z. B. zur Behandlung von Fischkrankheiten). Kaliumpermanganatlösungen gehörten zu den ersten Farbstoffen und Fixiermitteln, die zur Präparation biologischer Zellen und Gewebe für die Elektronenmikroskopie eingesetzt wurden ^{. [ 29 ]}

Neben verschiedenen Permanganatsalzen wird Mn(VII) durch das instabile, flüchtige Derivat Mn₂O₇ repräsentiert . Oxyhalogenide _{( MnO₃F} und MnO₃Cl ₎ sind _starke Oxidationsmittel . [ ^{11 ] Das} bekannteste Beispiel für Mangan in der Oxidationsstufe +6 ist das grüne Manganat- Anion [MnO₄ _] ²⁻ ^. Manganatsalze sind Zwischenprodukte bei der Mangangewinnung aus Manganerzen. Verbindungen mit der Oxidationsstufe +5 sind selten und treten häufig in Verbindung mit einem Oxid- (O²⁻ ⁾ oder Nitridliganden ⁽ N³⁻ ) auf. ^{[ 30 ]} Ein Beispiel ist das blaue Hypomanganat- Anion [ _MnO₄ ] ^³⁻ . ^{[ 31 ]}

Mn(IV) ist in gewisser Weise rätselhaft, da es in der Natur häufig vorkommt, in der synthetischen Chemie jedoch weitaus seltener. Das häufigste Manganerz, Pyrolusit , ist MnO₂ _. Es ist das dunkelbraune Pigment vieler Höhlenmalereien ^{[ 32 ]} und auch ein gängiger Bestandteil von Trockenbatterien ^{[ 33 ]} . Komplexe von Mn(IV), wie beispielsweise K₂ [MnF₆ _] , sind bekannt _, aber seltener als solche von Mangan in niedrigeren Oxidationsstufen. Mn(IV)-OH-Komplexe sind Zwischenprodukte in einigen Enzymen , darunter dem Sauerstoffentwicklungszentrum (OEC) in Pflanzen ^{[ 34 ] [ 35 ] .}

Einfache Derivate von Mn³⁺ ^sind selten, können aber durch geeignete alkalische Liganden stabilisiert werden. Mangan(III)-acetat ist ein Oxidationsmittel, das in der organischen Synthese Anwendung findet . Feste Mangan(III)-Verbindungen zeichnen sich durch eine intensive purpurrote Farbe und eine Präferenz für verzerrte oktaedrische Koordination aufgrund des Jahn-Teller-Effekts aus . ^{[ 36 ]}

Eine besonders häufige Oxidationsstufe von Mangan in wässriger Lösung ist +2, die mit einer blassrosa Farbe einhergeht. Zahlreiche Mangan(II)-Verbindungen sind bekannt, beispielsweise die Aquo-Komplexe von Mangan(II)-sulfat (MnSO₄ ₎ und Mangan(II)-chlorid (MnCl₂ ₎ . Diese Oxidationsstufe findet sich auch im Mineral Rhodochrosit ( Mangan(II)-carbonat ). Aufgrund seiner hohen Paarungsenergie liegt Mangan(II) üblicherweise im High-Spin -Grundzustand mit fünf ungepaarten Elektronen vor. Da in Mangan(II) keine spin-erlaubten d-d-Übergänge auftreten, erklärt dies seine schwache Farbe. ^{[ 37 ]}

Mangan bildet eine Vielzahl von metallorganischen Verbindungen, d. h. Verbindungen mit Mn-C-Bindungen. Zu diesen Verbindungen gehören zahlreiche Beispiele für Mangan in seinen niedrigeren Oxidationsstufen, von Mn(−III) bis Mn(I). Dieses Gebiet der metallorganischen Chemie ist attraktiv, da Mangan kostengünstig und relativ wenig toxisch ist. ^{[ 39 ]}

Von größtem kommerziellem Interesse ist Methylcyclopentadienylmangantricarbonyl (MMT), das in einigen Ländern als Antiklopfmittel Benzin zugesetzt wird und Mn(I) enthält. ^{[ 40 ]} Analog zu anderen Aspekten der Mn(II)-Chemie ist Manganocen ( Mn( _C₅H₅ ) _₂ ) hochspinig. Im Gegensatz dazu bildet sein Nachbarmetall Eisen ein luftstabiles, niedrigspiniges Derivat in Form von Ferrocen ( Fe( _C₅H₅ ) _{₂ )} . Die Reduktion von Mn(II)-Salzen unter Kohlenmonoxidatmosphäre _führt zu Dimangandecacarbonyl Mn₂ ( CO ) _{₁₀ ,} einem orangefarbenen und flüchtigen Feststoff. Die Luftstabilität dieser Mn(0)-Verbindung (und ihrer zahlreichen Derivate) beruht auf den stark elektronenakzeptierenden Eigenschaften von Kohlenmonoxid. Viele Alken- und Alkinkomplexe werden von Mn ₂ (CO) ₁₀ abgeleitet . ^{[ 41 ]}

In Mn(CH₃ ₎ ₂ ₍ dmpe) _₂ liegt Mn(II) im Low-Spin-Zustand vor, im Gegensatz zum High-Spin-Charakter seines Vorläufers MnBr₂(dmpe)₂ (dmpe = (CH₃)₂PCH₂CH₂P _(CH₃)₂ ) _. [ ₄₂ ] Polyalkyl- und _{Polyarylderivate} des _Mangans existieren häufig _{in höheren Oxidationsstufen} , ^{was die elektronenspendenden} Eigenschaften der Alkyl- und Arylliganden widerspiegelt. Ein Beispiel ist [Mn( _CH₃ ) _₆ ] ^²⁻ . ^{[ 43 ]}

Die Herkunft des Namens Mangan ist komplex. In der Antike wurden in den Regionen der Magneten (entweder Magnesia im heutigen Griechenland oder Magnesia ad Sipylum in der heutigen Türkei) zwei schwarze Mineralien identifiziert. ^{[ 44 ]} Beide wurden nach ihrem Herkunftsort als Magnes bezeichnet, man ging jedoch davon aus, dass sie sich im Geschlecht unterschieden. Das männliche Magnes zog Eisen an und war das Eisenerz, das heute als Magnetit oder Magnetit bekannt ist und uns wahrscheinlich den Begriff „Magnet“ gab . Das weibliche Magnes- Erz zog kein Eisen an, wurde aber zum Entfärben von Glas verwendet. Dieses weibliche Magnes wurde später Magnesia genannt und ist heute als Pyrolusit oder Mangandioxid bekannt . ^{[ 45 ]} Weder dieses Mineral noch elementares Mangan sind magnetisch. Im 16. Jahrhundert wurde Mangandioxid von Glasmachern als Manganesum (beachten Sie die zwei Ns anstelle eines) bezeichnet, möglicherweise als eine Verballhornung und Verkettung zweier Wörter, da Alchemisten und Glasmacher schließlich zwischen Magnesia nigra (dem schwarzen Erz) und Magnesia alba (einem weißen Erz, ebenfalls aus Magnesia, das auch in der Glasherstellung Verwendung fand) unterscheiden mussten . Der italienische Arzt Michele Mercati nannte Magnesia nigra manganesa , und schließlich wurde das daraus isolierte Metall als Mangan bekannt . Der Name Magnesia wurde schließlich nur noch für das weiße Magnesia alba (Magnesiumoxid) verwendet, das dem viel später isolierten freien Element den Namen Magnesium gab . ^{[ 46 ]}

Mangandioxid, das in der Natur reichlich vorkommt, wird seit langem als Pigment verwendet. Die 30.000 bis 24.000 Jahre alten Höhlenmalereien in Gargas bestehen aus dem mineralischen Pigment _MnO₂ . ^{[ 48 ]}

Manganverbindungen wurden von ägyptischen und römischen Glasmachern verwendet, um Glas entweder zu färben oder zu entfärben. ^{[ 49 ]} Die Verwendung als „Glasmacherseife“ setzte sich vom Mittelalter bis in die Neuzeit fort und ist in venezianischen Glasobjekten des 14. Jahrhunderts nachweisbar . ^{[ 50 ]}

Da Mangandioxid in der Glasherstellung verwendet wurde, stand es den Alchemisten, den ersten Chemikern, für Experimente zur Verfügung. Ignatius Gottfried Kaim (1770) und Johann Glauber (17. Jahrhundert) entdeckten, dass Mangandioxid in Permanganat , ein nützliches Laborreagenz, umgewandelt werden kann. ^{[ 51 ]} Mitte des 18. Jahrhunderts nutzte der schwedische Chemiker Carl Wilhelm Scheele Mangandioxid zur Chlorherstellung . Zunächst wurde Salzsäure , also ein Gemisch aus verdünnter Schwefelsäure und Natriumchlorid , mit Mangandioxid umgesetzt. Später verwendete man Salzsäure aus dem Leblanc-Verfahren , wobei das Mangandioxid im Weldon-Verfahren recycelt wurde . ^{[ 52 ] [ 40 ]}

Scheele und andere wussten, dass Pyrolusit (die mineralische Form von Mangandioxid) ein neues Element enthielt. Johan Gottlieb Gahn isolierte 1774 eine unreine Probe von Manganmetall, indem er das Dioxid mit Kohlenstoff reduzierte . ^{[ 53 ]} Auch Ignatius Gottfried Kaim reduzierte möglicherweise Mangandioxid, um das Metall zu isolieren, dies ist jedoch nicht sicher. ^{[ 54 ] [ 55 ]}

Der Mangangehalt einiger in Griechenland verwendeter Eisenerze führte zu Spekulationen, dass der daraus hergestellte Stahl zusätzliches Mangan enthalte, was den spartanischen Stahl besonders hart mache. ^{[ 56 ]} Um die Jahrhundertwende zum 19. Jahrhundert wurde Mangan in der Stahlherstellung eingesetzt, und es wurden mehrere Patente erteilt. 1816 wurde dokumentiert, dass mit Mangan legiertes Eisen härter, aber nicht spröder war. 1837 stellte der britische Wissenschaftler James Couper einen Zusammenhang zwischen der hohen Manganbelastung von Bergleuten und einer Form der Parkinson-Krankheit fest . ^{[ 57 ] [ 58 ]} 1912 wurden in den Vereinigten Staaten Patente für den Schutz von Schusswaffen vor Rost und Korrosion durch elektrochemische Manganphosphat-Konversionsbeschichtungen erteilt, und das Verfahren findet seither weite Verbreitung. ^{[ 59 ]}

Die Erfindung der Leclanché-Zelle im Jahr 1866 und die darauffolgende Verbesserung von Batterien mit Mangandioxid als kathodischem Depolarisator erhöhten die Nachfrage nach Mangandioxid. Bis zur Entwicklung von Nickel-Cadmium- und Lithiumbatterien enthielten die meisten Batterien Mangan. Zink-Kohle-Batterien und Alkalibatterien verwenden üblicherweise industriell hergestelltes Mangandioxid, da natürlich vorkommendes Mangandioxid Verunreinigungen enthält. Im 20. Jahrhundert wurde Mangandioxid häufig als Kathodenmaterial für handelsübliche Einweg-Trockenbatterien sowohl des Standardtyps (Zink-Kohle) als auch des Alkalityps eingesetzt. ^{[ 60 ]}

Mangan ist aufgrund seiner schwefelbindenden , desoxidierenden und legierenden Eigenschaften für die Eisen- und Stahlproduktion unerlässlich . ^{[ 61 ]} Diese Anwendung wurde erstmals von dem britischen Metallurgen Robert Forester Mushet (1811–1891) erkannt, der das Element 1856 in Form von Spiegeleisen in den Stahlherstellungsprozess einführte . ^{[ 62 ]}

Mangan macht etwa 1000  ppm (0,1 %) der Erdkruste aus und ist das zwölft häufigste Element . ^{[ 9 ]} Der Boden enthält 7000–9000 ppm Mangan mit einem Durchschnitt von 440 ppm. [ ^{9 ] Die} Atmosphäre enthält 0,01 μg/m³ . ^[ 9 ^{] Mangan kommt} hauptsächlich als Pyrolusit ( MnO₂ ), Braunit (Mn²⁺Mn³⁺⁶ ₎ SiO₁₂ ^{, [ 63} _] Psilomelan ( Ba ^, _H₂O ) _{₂Mn₅O₁₀} und _{in geringerem} Maße als Rhodochrosit ₍ MnCO₃ ₎ ^vor .

Manganerz	Psilomelan (Manganerz)	Spiegeleisen ist eine Eisenlegierung mit einem Mangangehalt von etwa 15%.	Manganoxid-Dendriten auf Kalkstein aus Solnhofen , Deutschland – eine Art Pseudofossil . Maßstab in mm.	Mineral Rhodochrosit ( Mangan(II)-carbonat )

Das wichtigste Manganerz ist Pyrolusit ( MnO₂ ). Andere wirtschaftlich bedeutende Manganerze weisen üblicherweise eine enge räumliche Beziehung zu Eisenerzen wie Sphalerit auf . ^{[ 11 ] [ 64 ]} _{Die landbasierten Ressourcen sind umfangreich ,} aber unregelmäßig verteilt. Etwa 80 % der weltweit bekannten Manganvorkommen befinden sich in Südafrika; weitere bedeutende Manganlagerstätten liegen in der Ukraine, Australien, Indien, China, Gabun und Brasilien. ^{[ 61 ]}

Mangan wird hauptsächlich in Südafrika, Australien, China, Gabun, Brasilien, Indien, Kasachstan, Ghana, der Ukraine und Malaysia abgebaut. ^{[ 65 ]} In Südafrika befinden sich die meisten bekannten Vorkommen in der Nähe von Hotazel ​​in der Provinz Nordkap ( Kalahari-Manganfelder ) mit einem geschätzten Volumen von 15 Milliarden Tonnen im Jahr 2011. Südafrika produzierte 2011 3,4 Millionen Tonnen und lag damit an der Spitze aller Länder. ^{[ 66 ]}

Eine reichhaltige Manganressource sind Manganknollen auf dem Meeresboden . ^{[ 67 ]} Diese Knollen, die zu 29 % aus Mangan bestehen, ^{[ 68 ]} befinden sich entlang des Meeresbodens. Die Umweltauswirkungen der Knollengewinnung sind von Interesse. ^{[ 69 ] [ 70 ]} Schätzungen aus dem Jahr 1978 zufolge befinden sich 500 Milliarden Tonnen Manganknollen auf dem Meeresboden . ^{[ 71 ]} Stand April 2025 dauern die Bemühungen zur Entwicklung wirtschaftlich rentabler Methoden zur Gewinnung von Manganknollen noch an; bisher wurde jedoch keine Methode kommerzialisiert. ^{[ 72 ]}

1972 beauftragte die CIA im Rahmen des Projekts Azorian , finanziert durch den Milliardär Howard Hughes , das Forschungsschiff Hughes Glomar Explorer mit der offiziellen Tarnung, Manganknollen vom Meeresgrund abzubauen. ^{[ 73 ]} Diese Tarnung löste einen regelrechten Ansturm auf die Manganknollen-Sammlung aus. Die wahre Mission der Hughes Glomar Explorer bestand jedoch darin, das gesunkene sowjetische U-Boot K-129 zu bergen , um sowjetische Codebücher zu sichern. ^{[ 74 ]}

Mangan kommt auch im Ozean als gelöstes Mangan (dMn) vor, das in allen Weltmeeren vorkommt und zu 90 % aus hydrothermalen Quellen stammt. ^{[ 75 ]} Partikuläres Mangan bildet sich in aufsteigenden Strömungen über aktiven hydrothermalen Quellen, während sich das gelöste Mangan konservativ verhält. ^{[ 76 ]} Die Mangankonzentrationen variieren in den verschiedenen Wassersäulen des Ozeans. An der Oberfläche ist die dMn-Konzentration aufgrund von Einträgen aus externen Quellen wie Flüssen, Staub und Schelfsedimenten erhöht. Küstennahe Sedimente weisen normalerweise niedrigere Mangankonzentrationen auf, die jedoch durch anthropogene Einleitungen aus Industrien wie dem Bergbau und der Stahlindustrie, die über Flüsse ins Meer gelangen, ansteigen können. Die dMn-Konzentrationen an der Oberfläche können auch biologisch durch Photosynthese und physikalisch durch Küstenauftrieb und windgetriebene Oberflächenströmungen erhöht sein. Interne Kreisläufe wie die Photoreduktion durch UV-Strahlung können die Konzentrationen ebenfalls erhöhen, indem sie die Auflösung von Manganoxiden beschleunigen und oxidative Abbauprozesse fördern. Dadurch wird verhindert, dass Mangan in tiefere Wasserschichten absinkt. ^{[ 77 ]} Erhöhte Konzentrationen in mittleren Wassertiefen können in der Nähe von mittelozeanischen Rücken und hydrothermalen Quellen auftreten. Die hydrothermalen Quellen geben mit gelöstem Mangan angereicherte Flüssigkeit ins Wasser ab. Das gelöste Mangan kann aufgrund vorhandener mikrobieller Kapseln, die den Austausch mit Partikeln verhindern und so die Sinkgeschwindigkeit verringern, bis zu 4.000 km weit transportiert werden. Die Konzentrationen an gelöstem Mangan sind bei niedrigem Sauerstoffgehalt sogar noch höher. Insgesamt sind die Konzentrationen an gelöstem Mangan in Küstenregionen normalerweise höher und nehmen mit zunehmender Entfernung vom Meer ab. ^{[ 77 ]}

Mangan kommt in Böden in drei Oxidationsstufen vor: als zweiwertiges Kation Mn²⁺ ^sowie als bräunlich-schwarze Oxide und Hydroxide mit Mn(III,IV), wie z. B. MnOOH und MnO₂ _. Der pH-Wert und die Redoxbedingungen des Bodens beeinflussen, welche dieser drei Manganformen im jeweiligen Boden vorherrscht. Bei pH-Werten unter 6 oder unter anaeroben Bedingungen dominiert Mn(II), während unter alkalischeren und aeroben Bedingungen Mn(III,IV)-Oxide und -Hydroxide vorherrschen. Diese Auswirkungen des pH-Werts und des Belüftungszustands des Bodens auf die Manganform können durch mikrobielle Aktivität modifiziert oder kontrolliert werden. Die mikrobielle Atmung kann sowohl die Oxidation von Mn²⁺ ^zu den Oxiden als auch die Reduktion der Oxide zum zweiwertigen Kation bewirken. ^{[ 78 ]}

Die Mn(III,IV)-Oxide bilden bräunlich-schwarze Flecken und kleine Knötchen auf Sand-, Schluff- und Tonpartikeln. Diese Oberflächenbeschichtungen auf anderen Bodenpartikeln weisen eine große Oberfläche auf und sind negativ geladen. Die geladenen Stellen können verschiedene Kationen, insbesondere Schwermetalle (z. B. Cr³⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ und Pb²⁺), adsorbieren und binden ^. Darüber ^hinaus können ^die Oxide ^organische Säuren und andere Verbindungen adsorbieren. Die Adsorption der Metalle und organischen Verbindungen kann zu deren Oxidation führen, während die Mn(III,IV)-Oxide zu Mn²⁺ reduziert werden ⁽ z. B. Cr³⁺ ^zu Cr(VI) und farbloses Hydrochinon zu teefarbenen Chinonpolymeren ). ^{[ 79 ]}

Ein erheblicher Anteil des abgebauten Manganerzes, in den Vereinigten Staaten etwa 85 %, wird in der Eisen- und Stahlproduktion, beispielsweise zur Herstellung von Ferromangan, verwendet . [ 80 ] ^{Für die Ferromanganherstellung} wird das Manganerz mit Eisenerz und Kohlenstoff vermischt und anschließend entweder im Hochofen oder im Elektrolichtbogenofen reduziert . ^{[ 81 ]} Das so gewonnene Ferromangan weist einen Mangangehalt von 30–80 % auf. ^{[ 11 ]} Reines Mangan für die Herstellung eisenfreier Legierungen wird durch Auslaugen von Manganerz mit Schwefelsäure und anschließende Elektrolyse gewonnen . ^{[ 82 ]}

Ein fortschrittlicheres Extraktionsverfahren beinhaltet die direkte Reduktion von (minderwertigem) Manganerz durch Haufenlaugung . Dabei wird Erdgas durch den Boden des Haufens geleitet ; das Erdgas liefert die Wärme (mindestens 850 °C) und das Reduktionsmittel Kohlenmonoxid. Dadurch wird das gesamte Manganerz zu Mangan(II)-oxid (MnO) reduziert, einer auslaugbaren Form. Anschließend durchläuft das Erz einen Mahlkreislauf , um die Partikelgröße auf 150 bis 250 μm zu reduzieren und so die Oberfläche für eine bessere Laugung zu vergrößern. Das Erz wird dann in einen Laugungsbehälter mit Schwefelsäure und Eisen(II)-Ionen (Fe²⁺ ⁾ im Verhältnis 1,6:1 gegeben. Das Eisen reagiert mit dem Mangandioxid (MnO₂ ) zu Eisen( _{III )} -hydroxid (FeO(OH)) und elementarem Mangan (Mn). ^{[ 83 ]}

Mit diesem Verfahren wird eine Manganausbeute von über 90 % erzielt. Zur weiteren Reinigung kann das Mangan anschließend einer Elektrolyseanlage zugeführt werden . ^{[ 83 ]}

Mangan ist aufgrund seiner schwefelbindenden , desoxidierenden und legierenden Eigenschaften für die Eisen- und Stahlproduktion unerlässlich . In diesen metallurgischen Anwendungen gibt es keinen zufriedenstellenden Ersatz für Mangan. ^{[ 61 ]} Die Stahlherstellung ^{[ 84 ]} , einschließlich der Eisenherstellung, ist für den größten Teil des Manganbedarfs verantwortlich und liegt derzeit bei 85 % bis 90 % des Gesamtbedarfs. ^{[ 82 ]} Mangan ist ein wichtiger Bestandteil von kostengünstigem Edelstahl . ^{[ 85 ] [ 86 ]} Ferromangan (üblicherweise mit etwa 80 % Mangan) wird häufig als Zwischenprodukt in modernen Verfahren eingesetzt.

Geringe Mengen Mangan verbessern die Verarbeitbarkeit von Stahl bei hohen Temperaturen, indem sie ein hochschmelzendes Sulfid bilden und die Bildung von flüssigem Eisensulfid an den Korngrenzen verhindern. Erreicht der Mangangehalt 4 %, dominiert die Versprödung des Stahls. Mit steigender Mangankonzentration nimmt die Versprödung ab und erreicht bei 8 % ein akzeptables Niveau. Stahl mit 8 bis 15 % Mangan weist eine hohe Zugfestigkeit von bis zu 863 MPa auf. ^{[ 87 ] [ 88 ]} Stahl mit 12 % Mangan wurde 1882 von Robert Hadfield entdeckt und ist noch heute als Hadfield-Stahl (Mangalloy) bekannt. Er wurde für britische Militärhelme und später vom US-Militär verwendet . ^{[ 89 ]}

Mangan wird bei der Herstellung von Aluminiumlegierungen verwendet. Aluminium mit etwa 1,5 % Mangan weist eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit auf, da die Körner Verunreinigungen absorbieren, die zu galvanischer Korrosion führen würden . ^{[ 90 ]} Die korrosionsbeständigen Aluminiumlegierungen 3004 und 3104 (0,8 bis 1,5 % Mangan) werden für die meisten Getränkedosen verwendet . ^{[ 91 ]} Vor dem Jahr 2000 wurden mehr als 1,6 Millionen Tonnen dieser Legierungen verarbeitet; bei einem Mangangehalt von 1 % entsprach dies einem Manganverbrauch von 16.000 Tonnen. ^{[ 91 ]}

Mangan(IV)-oxid wurde in der ursprünglichen Trockenbatterie als Elektronenakzeptor für Zink verwendet und ist das schwärzliche Material in Kohle-Zink-Taschenlampenzellen. Das Mangandioxid wird während der Entladung zu Mangan(IV)-oxid-hydroxid MnO(OH) reduziert, wodurch die Bildung von Wasserstoff an der Anode der Batterie verhindert wird. ^{[ 92 ]}

MnO₂ ₊ H₂O + e⁻ _→ ^MnO (OH) + OH⁻

Das gleiche Material findet auch in neueren Alkalibatterien (meist Batteriezellen) Verwendung, die dieselbe Grundreaktion nutzen, jedoch eine andere Elektrolytmischung. Im Jahr 2002 wurden mehr als 230.000 Tonnen Mangandioxid für diesen Zweck eingesetzt. ^{[ 60 ] [ 92 ]}

Kupfer-Mangan-Legierungen, wie beispielsweise Manganin , werden häufig in Metallelement -Shuntwiderständen zur Messung relativ hoher Ströme eingesetzt. Diese Legierungen weisen einen sehr niedrigen Temperaturkoeffizienten des Widerstands auf und sind beständig gegen Schwefel. Dadurch eignen sie sich besonders für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen der Automobilindustrie und anderer Industriezweige. ^{[ 93 ] [ 94 ]}

Manganoxid und -sulfat sind Bestandteile von Düngemitteln. Im Jahr 2000 wurden allein in den USA schätzungsweise 20.000 Tonnen dieser Verbindungen in Düngemitteln verwendet. Eine vergleichbare Menge an Manganverbindungen wurde auch in Tierfutter eingesetzt. ^{[ 40 ]}

Methylcyclopentadienylmangantricarbonyl ist ein Zusatzstoff in einigen bleifreien Benzinsorten , der die Oktanzahl erhöht und das Motorklopfen reduziert . ^{[ 95 ]}

Mangan(IV)-oxid (Mangandioxid, MnO₂ _{) wird in der} organischen Chemie als Reagenz zur Oxidation von Benzylalkoholen (bei denen die Hydroxylgruppe an einen aromatischen Ring angrenzt ) verwendet. ^{[ 96 ]} _{Mangandioxid wird seit der Antike zur Oxidation und Neutralisierung des Grünstichs in Glas eingesetzt ,} der durch Spuren von Eisenverunreinigungen verursacht wird. ^{[ 50 ]} MnO₂ findet außerdem Verwendung bei der Herstellung von Sauerstoff und Chlor sowie beim Trocknen schwarzer Farben. In einigen Präparaten dient es als braunes Pigment für Farben und ist Bestandteil von natürlicher Umbra . ^{[ 97 ]}

Vierwertiges Mangan wird als Aktivator in rot emittierenden Leuchtstoffen eingesetzt . Obwohl viele lumineszierende Verbindungen bekannt sind ^{[ 98 ]} , werden die meisten aufgrund geringer Effizienz oder tiefroter Emission nicht kommerziell genutzt ^{[ 99 , 100 ]} . Allerdings wurden mehrere ^Mn⁴⁺- aktivierte Fluoride als potenzielle rot emittierende Leuchtstoffe für warmweiße LEDs beschrieben ^{[ 101 , 102 ] .} Bis heute ist jedoch nur K₂SiF₆ _: Mn⁴⁺ _{kommerziell für} ^{den Einsatz} in warmweißen LEDs erhältlich ^{[ 103 ]} .

Das Metall wird gelegentlich in Münzen verwendet; bis zum Jahr 2000 war die einzige US-amerikanische Münze mit Mangan der „Kriegszeit-Nickel“ von 1942 bis 1945. ^{[ 104 ]} Traditionell wurde für die Herstellung von Nickelmünzen eine Legierung aus 75 % Kupfer und 25 % Nickel verwendet. Aufgrund der Nickelknappheit während des Krieges wurde Nickel jedoch durch das besser verfügbare Silber und Mangan ersetzt, wodurch eine Legierung aus 56 % Kupfer, 35 % Silber und 9 % Mangan entstand. Seit dem Jahr 2000 werden Dollarmünzen , beispielsweise der Sacagawea-Dollar und die Präsidenten-1-Dollar-Münzen , aus Messing mit 7 % Mangan und einem Kern aus reinem Kupfer hergestellt. ^{[ 105 ]}

Manganverbindungen werden als Pigmente und zur Färbung von Keramik und Glas eingesetzt. Die braune Farbe von Keramik ist mitunter auf Manganverbindungen zurückzuführen. ^{[ 106 ]} In der Glasindustrie werden Manganverbindungen für zwei Effekte verwendet. Mangan(III) reagiert mit Eisen(II) und reduziert so die starke Grünfärbung von Glas, indem es weniger farbgebendes Eisen(III) und leicht rosafarbenes Mangan(II) bildet, welches die Restfarbe des Eisen(III) kompensiert. ^{[ 50 ]} Größere Mengen Mangan werden zur Herstellung von rosafarbenem Glas verwendet. Im Jahr 2009 entdeckten Mas Subramanian und Kollegen an der Oregon State University, dass Mangan mit Yttrium und Indium zu einem intensiv blauen , ungiftigen, inerten und lichtbeständigen Pigment , YInMn-Blau , kombiniert werden kann. ^{[ 107 ]} Es handelt sich um das erste neue blaue Pigment, das seit 200 Jahren entdeckt wurde. ^{[ 108 ]}

Viele Enzymklassen enthalten Mangan- Cofaktoren , darunter Oxidoreduktasen , Transferasen , Hydrolasen , Lyasen , Isomerasen und Ligasen . Weitere manganhaltige Enzyme sind Arginase und eine manganhaltige Superoxiddismutase ( Mn-SOD ). Einige Reverse Transkriptasen vieler Retroviren (jedoch nicht von Lentiviren wie HIV ) enthalten Mangan. Manganhaltige Polypeptide sind das Diphtherietoxin , Lektine und Integrine . ^{[ 109 ]}

Der Sauerstoff-entwickelnde Komplex (OEC), der vier Manganatome enthält, ist Bestandteil des Photosystems II in den Thylakoidmembranen der Chloroplasten. Der OEC ist für die terminale Photooxidation von Wasser während der Lichtreaktionen der Photosynthese verantwortlich ; er katalysiert also die Bildung von O₂ _durch Pflanzen. ^{[ 110 ] [ 111 ]}

Mangan ist ein essentielles Spurenelement für den Menschen und fungiert als Coenzym in verschiedenen biologischen Prozessen, darunter der Makronährstoffstoffwechsel, die Knochenbildung und die Abwehr freier Radikale . Mangan ist ein wichtiger Bestandteil zahlreicher Proteine ​​und Enzyme. ^{[ 8 ]} Der menschliche Körper enthält etwa 12 mg Mangan, hauptsächlich in den Knochen. Der Rest im Weichgewebe konzentriert sich in Leber und Nieren. ^{[ 9 ]} Im menschlichen Gehirn ist Mangan an Mangan- Metalloproteine ​​gebunden , insbesondere an die Glutaminsynthetase in Astrozyten . ^{[ 112 ]}

Das US-amerikanische Institute of Medicine (IOM) aktualisierte 2001 die geschätzten durchschnittlichen Bedarfsmengen (Estimated Average Requirements, EARs) und die empfohlenen Tagesdosen (Recommended Dietary Allowances, RDAs) für Mineralstoffe. Für Mangan lagen nicht genügend Daten vor, um EARs und RDAs festzulegen. Daher werden die Bedarfsmengen als Schätzwerte für die angemessene Zufuhr ( Adequate Intakes , AIs) angegeben. Hinsichtlich der Sicherheit legt das IOM tolerierbare Höchstmengen (Tolerable Upper Intake Levels , ULs) für Vitamine und Mineralstoffe fest, sofern ausreichende Evidenz vorliegt. Im Fall von Mangan liegt die UL für Erwachsene bei 11 mg/Tag. EARs, RDAs, AIs und ULs werden zusammenfassend als Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr ( Dietary Reference Intakes , DRIs) bezeichnet. ^{[ 113 ]} Manganmangel ist selten. ^{[ 114 ]}

Die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) bezeichnet die Gesamtheit der Informationen als Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr (Dietary Reference Values, DI), wobei die Referenzmenge für die Bevölkerung (Population Reference Intake, PRI) anstelle der empfohlenen Tagesdosis (RDA) und der durchschnittliche Bedarf (Average Requirement, EAR) verwendet werden. Die empfohlene Tagesdosis (AI) und die zulässige Höchstmenge (UL) sind analog zu den USA definiert. Für Personen ab 15 Jahren beträgt die empfohlene Tagesdosis 3,0 mg. Die empfohlene Tagesdosis für Schwangere und Stillende liegt ebenfalls bei 3,0 mg. Für Kinder von 1 bis 14 Jahren steigt die empfohlene Tagesdosis mit zunehmendem Alter von 0,5 auf 2,0 mg. Die empfohlenen Tagesdosen für Erwachsene sind höher als die in den USA empfohlenen Tagesdosen (RDA). ^{[ 115 ]} Die EFSA prüfte dieselbe Sicherheitsfrage und kam zu dem Schluss, dass die Informationen für die Festlegung einer zulässigen Höchstmenge nicht ausreichten. ^{[ 116 ]}

Für die Kennzeichnung von Lebensmitteln und Nahrungsergänzungsmitteln in den USA wird die Menge pro Portion als Prozentsatz des Tagesbedarfs (%DV) angegeben. Bei der Kennzeichnung von Mangan betrug der Tagesbedarf ursprünglich 2,0 mg, wurde aber am 27. Mai 2016 auf 2,3 mg angepasst, um ihn an die empfohlene Tagesdosis (RDA) anzugleichen. ^{[ 117 ] [ 118 ]} Eine Tabelle mit den alten und neuen Tageswerten für Erwachsene finden Sie unter Referenzmenge für die tägliche Zufuhr .

Übermäßige Exposition oder Aufnahme kann zu einer Erkrankung namens Manganismus führen , einer neurodegenerativen Störung, die zum Absterben dopaminerger Neuronen und zu Symptomen führt, die der Parkinson-Krankheit ähneln . ^{[ 9 ] [ 119 ]}

Ein beim Menschen seltener Manganmangel führt zu einer Reihe von gesundheitlichen Problemen. ^{[ 113 ]} Bei Tieren verursacht ein Manganmangel Skelettdeformationen und hemmt die Kollagenproduktion bei der Wundheilung. ^{[ 120 ]}

Mangan aus dem Trinkwasser hat eine höhere Bioverfügbarkeit als Mangan aus der Nahrung. Laut einer Studie aus dem Jahr 2010 ^{[ 121 ]} korreliert eine erhöhte Manganbelastung im Trinkwasser mit einer verstärkten geistigen Beeinträchtigung und einem niedrigeren Intelligenzquotienten bei Schulkindern. Es wird vermutet, dass durch die langfristige Aufnahme von natürlich vorkommendem Mangan aus Duschwasser bis zu 8,7 Millionen Amerikaner gefährdet sind ^{[ 122 ]} . Daten deuten jedoch darauf hin, dass sich der menschliche Körper von bestimmten negativen Auswirkungen einer Manganüberbelastung erholen kann, wenn die Belastung gestoppt wird und der Körper den Überschuss abbauen kann ^{[ 123 ] .}

Der Mangangehalt im Meerwasser kann bei Sauerstoffmangel ansteigen. ^{[ 124 ]} Seit 1990 wurde über Mangananreicherung in Meeresorganismen wie Fischen, Krebstieren, Weichtieren und Stachelhäutern berichtet. Bei verschiedenen Arten sind spezifische Gewebe betroffen, darunter Kiemen, Gehirn, Blut, Nieren und Leber/Hepatopankreas . Es wurden physiologische Auswirkungen bei diesen Arten beobachtet. Mangan kann die Erneuerung und Funktion von Immunzellen , wie z. B. Phagozytose und Aktivierung der Prophenoloxidase , beeinträchtigen und so das Immunsystem der Organismen schwächen. Dies führt zu einer erhöhten Anfälligkeit für Infektionen. Im Zuge des Klimawandels und der damit einhergehenden Zunahme von Krankheitserregern benötigen Organismen ein gesundes und starkes Immunsystem, um zu überleben und sich gegen diese Erreger zu verteidigen. Wird ihr Immunsystem durch hohe Mangankonzentrationen geschwächt, können sie diese Krankheitserreger nicht mehr abwehren und sterben. ^{[ 75 ]}

Methylcyclopentadienyl-Mangan-Tricarbonyl (MMT) ist ein Additiv, das entwickelt wurde, um Bleiverbindungen in Benzinen zu ersetzen und so die Oktanzahl zu verbessern . MMT wird nur in wenigen Ländern verwendet. Kraftstoffe, die MMT enthalten, zersetzen sich in der Umwelt und setzen dabei Mangan in Wasser und Boden frei. ^{[ 125 ]}

Die Mangankonzentration in der Luft sank zwischen 1953 und 1982, wobei sie 1953 am höchsten war. Im Allgemeinen kann das Einatmen von Luft mit mehr als 5 Mikrogramm Mangan pro Kubikmeter Symptome einer Manganbelastung hervorrufen. In im Labor gezüchteten menschlichen Nierenzellen korrelieren höhere Konzentrationen des Proteins Ferroportin mit niedrigeren Mangankonzentrationen im Zellinneren und geringeren Zellschäden , was sich in einer verbesserten Glutamataufnahme und einem geringeren Austritt des Schädigungsmarkers Laktatdehydrogenase zeigt . ^{[ 126 ] [ 127 ]}

In den Vereinigten Staaten wird die Manganbelastung von der Arbeitsschutzbehörde (OSHA) reguliert . ^{[ 128 ]} Menschen können Mangan am Arbeitsplatz durch Einatmen oder Verschlucken aufnehmen. Die OSHA hat den zulässigen Expositionsgrenzwert (LEG ) für Mangan am Arbeitsplatz auf 5 mg/m³ ^über einen 8-Stunden-Arbeitstag festgelegt. Das Nationale Institut für Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz (NIOSH) empfiehlt einen Expositionsgrenzwert (REL) von 1 mg/m³ ^über einen 8-Stunden-Arbeitstag und einen Kurzzeitgrenzwert von 3 mg/m³ ^. Ab einer Konzentration von 500 mg/m³ ^ist Mangan unmittelbar lebens- und gesundheitsgefährdend . ^{[ 129 ]} In anderen Ländern, wie beispielsweise Deutschland , wurde ein allgemeiner Höchstwert für Mangan in der Luft auf 0,5 mg/m³ ⁽ Maximale Arbeitsplatzkonzentration ) und ein maximaler Mangangehalt im Körper auf 20 mg/l festgelegt. ^{[ 40 ]}

Mangan

Gefahren
GHS -Kennzeichnung :
Gefahrenhinweise	H401
Vorsichtsmaßnahmen	P273 , P501 [ 130 ]
NFPA 704 (Feuerdiamant)	0 0 0

Mangan ist für die menschliche Gesundheit unerlässlich, allerdings nur in Milligramm-Mengen. ^{[ 113 ]} Die derzeitige maximale sichere Konzentration gemäß den Vorschriften der US-Umweltschutzbehörde (EPA) beträgt 50 μg Mn/L. ^{[ 131 ]}

Eine übermäßige Manganbelastung wird am häufigsten mit Manganismus in Verbindung gebracht , einer seltenen neurologischen Erkrankung, die durch übermäßige orale oder inhalative Aufnahme von Mangan verursacht wird. Historisch gesehen waren Personen, die in der Herstellung oder Verarbeitung von Manganlegierungen beschäftigt waren ^{[ 132 ] [ 133 ] [ 134 ]} , einem erhöhten Risiko ausgesetzt, an Manganismus zu erkranken; in Industrieländern schützen jedoch Arbeitsschutzbestimmungen die Beschäftigten. ^{[ 128 ]} Die Erkrankung wurde erstmals 1837 von dem britischen Wissenschaftler John Couper beschrieben, der zwei Patienten untersuchte, die als Manganschleifer tätig waren. ^{[ 57 ]}

Manganismus ist eine zweiphasige Erkrankung. Im Frühstadium können Betroffene Depressionen, Stimmungsschwankungen, Zwangsverhalten und Psychosen entwickeln. Diese frühen neurologischen Symptome gehen in ein Spätstadium über, das dem Morbus Parkinson ähnelt . Zu den Symptomen gehören Schwäche, monotone und verlangsamte Sprache, ein ausdrucksloses Gesicht, Tremor, ein nach vorne geneigter Gang, die Unfähigkeit, rückwärts zu gehen, ohne zu stürzen, Steifheit sowie allgemeine Probleme mit Feinmotorik, Gang und Gleichgewicht. ^{[ 57 ] [ 135 ]} Im Gegensatz zum Morbus Parkinson geht Manganismus nicht mit einem Verlust des Geruchssinns einher, und die Patienten sprechen in der Regel nicht auf eine Behandlung mit L-DOPA an . ^{[ 136 ]} Die Symptome des Spätstadiums verschlimmern sich mit der Zeit, selbst wenn die Expositionsquelle beseitigt wird und sich der Manganspiegel im Gehirn normalisiert. ^{[ 135 ]}

Chronische Manganexposition kann eine Parkinson-ähnliche Erkrankung hervorrufen, die durch Bewegungsstörungen gekennzeichnet ist. ^{[ 137 ]} Diese Erkrankung spricht nicht auf die üblichen Therapien der Parkinson-Krankheit an , was auf einen alternativen Mechanismus zum typischen dopaminergen Verlust in der Substantia nigra hindeutet . ^{[ 137 ]} Mangan kann sich in den Basalganglien anreichern und so die abnormen Bewegungen verursachen. ^{[ 138 ]} Eine Mutation des Gens SLC30A10, eines Mangan-Efflux-Transporters, der für die Senkung des intrazellulären Manganspiegels notwendig ist, wurde mit der Entwicklung dieser Parkinson-ähnlichen Erkrankung in Verbindung gebracht. ^{[ 139 ]} Die für die Parkinson-Krankheit typischen Lewy-Körperchen treten bei manganinduziertem Parkinsonismus nicht auf. ^{[ 138 ]}

Tierversuche boten die Möglichkeit, die Folgen einer Manganüberbelastung unter kontrollierten Bedingungen zu untersuchen. Bei (nicht aggressiven) Ratten induziert Mangan ein maustötendes Verhalten. ^{[ 140 ]}

Manganverbindungen sind weniger toxisch als die anderer weit verbreiteter Metalle wie Nickel und Kupfer . ^{[ 141 ]} Aufgrund ihrer Toxizität sollte die Exposition gegenüber Manganstaub und -dämpfen jedoch selbst bei kurzzeitiger Exposition den Grenzwert von 5 mg/m³ nicht überschreiten ^{. [ 142 ]} Manganvergiftungen wurden mit motorischen Beeinträchtigungen und kognitiven Störungen in Verbindung gebracht . ^{[ 143 ]}

Das Protein DMT1 ist der wichtigste Transporter für die Manganaufnahme aus dem Darm und möglicherweise auch der wichtigste Transporter für Mangan durch die Blut-Hirn-Schranke . DMT1 transportiert zudem inhaliertes Mangan über das Nasenepithel . Der vorgeschlagene Mechanismus der Manganvergiftung beruht darauf, dass eine Dysregulation zu oxidativem Stress , mitochondrialer Dysfunktion , Glutamat-vermittelter Exzitotoxizität und Proteinaggregation führt. ^{[ 144 ]}

• Manganexporteur , Membrantransportprotein
• Liste der Länder nach Manganproduktion
• Parkerisierung