Mangan je hemijski element sa simbolom Mn i atomskim brojem 25. U periodnom sistemu svrstan je u sedmu sporednu grupu (grupu 7), nazvanu po njemu grupa mangana. Mangan je srebrenasti, tvrdi, veoma krhki prelazni metal, koji po mnogim osobinama sliči željezu.
U prirodi se pretežno javlja u vidu minerala te se njegove rude iskopavaju u ogromnim količinama. Približno 90% ukupnog dobijenog mangana troši se u industriji čelika u obliku feromangana kao sastojak u legurama čelika. U čelicima, mangan ima osobinu izvlačenja kisika i sumpora te tako poboljšava očvršćavanje čelika. U drugim industrijskim područjima također je važan u obliku mangan(IV)-oksida, koji se upotrebljava kao katoda u alkalno-manganovim baterijama.
Ima i vrlo važnu biološku ulogu kao sastojak raznih enzima. Tako je jedan od najvažnijih elemenata u ciklusu fotosinteze, gdje je jedan enzimski mangan-kalcijev kompleks odgovoran za fotolitsku oksidaciju vode do kisika.
Historija thumb|lijevo|Johan Gottlieb Gahn U prirodi manganovi oksidi u vidu raznih minerala, poznati su već dugo vremena kao prirodni pigmenti te ih čovjek kao takve koristi. Tako su crni pigmenti manganovih oksida, između ostalog, dokazani u 17.000 godina starim pećinskim crtežima u pećinama Ekain i Lascaux. Pri izradi stakla manganovi spojevi su se upotrebljavali još od 4. stoljeća p. n. e. u Rimskom Carstvu. Pritom je mangan imao dvije funkcije. Ako bi se koristio neki od minerala mangana, oni bi staklo obojili u intenzivnu smeđe-ljubičastu boju. Međutim, ako bi se u staklenu smjesu koja je sadržavala željezo dodao trovalentni mangan-oksid, ono bi poprimilo slabu žutu boju trovalentnog željeza, nakon što ono oksidira iz plavkastog dvovalentnog.
Prvo dobijanje elementa vjerovatno je uspjelo 1770, kada je austrijski hemičar Ignatius Gottfried Kaim reducirao mineral smeđi kamen (mangan-oksid) s ugljikom, pa je tako dobio relativno nečist mangan, kojem je dao naziv kralj smeđeg kamena (njem. Braunsteinkönig). Međutim, ovo otkriće prošlo je gotovo nezapaženo. Četiri godine kasnije Carl Wilhelm Scheele zapazio je da smeđi kamen sigurno mora sadržavati neki, dotad nepoznati element. Iste godine Johan Gottlieb Gahn, po Scheeleovima uputama, uspio je dobiti mangan pomoću reakcije mangan-oksida s ugljikom. Ime za novi element izveo je iz latinskog naziva za smeđi kamen – manganesia nigra te je prvobitno izabrao manganesium, ali je, nakon što je otkriven magnezij, ime skraćeno na današnje, da bi se isključila moguća zabuna. Njega je još Plinije Stariji zbog sličnosti s magnetnim željezom (odnosno magnes masculini sexus) nazvao magnes feminei sexus (jer smeđi kamen nije bio magnetičan), što je u srednjem vijeku postalo manganesia.
Godine 1839. postalo je poznato da mangan poboljšava mogućnost obrade željeza. Robert Forester Mushet pokazao je 1856. mogućnost masovne proizvodnje čelika Bessemerovim postupkom dodavanjem mangana, pa je on u vrlo kratko vrijeme postao vrlo tražen u industriji čelika. U tehničkoj upotrebi od 1866. počeo se koristiti i smeđi kamen (mangan-oksid), kada je Walter Weldon u postupku nazvanim po njemu (Weldonov postupak) razvio proizvodnju hlora, pri čemu je hlorovodičnu kiselinu oksidirao do hlora pomoću mangan-oksida.
Osobine Fizičke Mangan je srebrenasto-bijeli, tvrdi i veoma krhak teški metal. Topi se na temperaturi od 1246 °C a ključa na 2100 °C. Za razliku od većine drugih metala, mangan se na sobnoj temperaturi ne kristalizira u najgušću kuglastu niti u kubičnu prostorno centriranu kristalnu strukturu, nego u donekle neobičnu α-manganovu strukturu. Poznato je ukupno četiri različite modifikacije, koje su stabilne na različitim temperaturama. Pri sobnoj temperaturi, mangan je paramagnetičan, njegova α-modifikacija pri Néelovoj temperaturi od 100 K pokazuje antiferomagnetičke osobine, dok β-mangan ne pokazuje takve osobine.
Do temperature od 727 °C α-manganova struktura je termodinamički stabilna. Radi se o jednog izlomljenoj, kubičnoj strukturi sa 58 atoma u svakoj elementarnoj ćeliji. Manganovi atomi strukture mogu se pri tome podijeliti u četiri grupe sa različitim okruženjima i koordinacijskim brojevima između 12 i 16. U temperaturnom rasponu između 727 °C do 1095 °C, metal se nalazi u jednoj neobičnoj strukturi, koja je također kubična, zvana β-manganova struktura, sa 20 formulskih jedinica po elementarnoj ćeliji i koordinacijskim brojevima izmđeu 12 i 14, što je za manganove atome termodinamički povoljnije. Tek iznad 1095 °C on se kristalizira u najgušće kuglasto pakovanje, kubičnu, plošno centriranu kristalnu strukturu (γ-mangan, tipa bakra). Ova struktura pri temperaturi iznad 1133 °C napokon prelazi u kubičnu unutrašnje-centriranu strukturu (δ-mangan, tipa volframa).
Modifikacija α-Mn β-Mn γ-Mn δ-Mn Struktura 100px|Kristalna struktura α-Mn 100px|Kristalna struktura β-Mn 100px|Kristalna struktura γ-Mn 100px|Kristalna struktura δ-Mn Kristalni sistem kubični kubični kubični kubični Koordinacijski broj 16+16+13+12 14+12 12 8 Prostorna grupa Parametar rešetke a = 891,1 pm a = 631,5 pm a = 386,3 pm a = 308,1 pm Atomi po elementarnoj ćeliji 58 20 4 2 Izračunata gustoća 7,463 g/cm3 7,24 g/cm3 6,33 g/cm3 6,238 g/cm3
Hemijske Kao neplemenit metal, mangan reagira sa mnogim nemetalima. Sa kisikom, kompaktni mangan reagira sporo i samo površinski, dok je fino isitnjeni mangan u zrak veoma piroforan te brzo oksidira u mangan(II,III)-oksid. Mangan također reagira i sa fluorom, hlorom, borom, ugljikom, silicijem, fosforom, arsenom i sumporom, pri čemu se reakcije na sobnoj temperaturi odvijaju vrlo sporo, a tek porastom temperature one se ubrzavaju. Sa dušikom, element reagira tek pri temperaturama od preko 1200 °C dajući mangan-nitrid Mn3N2, a sa vodikom ne reagira uopće.
Kao i drugi neplemeniti elementi, mangan se također rastvara u razblaženim kiselinama istiskajući iz njih vodik, a za razliku od hroma, on se ne pasivizira slojem oksida koji se stvara na površini i štiti od daljnjeg oksidiranja. Ova reakcija se također dešava polahko i u vodi. Ukoliko se mangan rastvori u koncentriranoj sumpornoj kiselini, stvara se sumpor-dioksid. U vodenim rastvorima ioni Mn2+, koji u kompleksu [Mn(H2O)6]2+ daju ružičastu boju, posebno su stabilni prema oksidaciji ili redukciji. Za to je odgovorno formiranje energetski povoljne polupopunjene d-orbitale (d5). Ioni mangana u drugim oksidacijskim stanjima također imaju karakteristične boje, tako je trovalentni ion crven, četverovalentni smeđ, petovalentni (hipomanganat, MnO43−) plav, šestovalentni (manganat, MnO42−) zelen a sedmovalentni (permanganat, MnO4−) ljubičast.
Izotopi Poznato je ukupno 25 izotopa kao i sedam nuklearnih izomera mangana sa masenim brojevima između 44Mn i 69Mn. Od njih, samo je jedan stabilan izotop 55Mn, pa se mangan ubraja u jednoizotopne elemente. Osim njega, izotop 53Mn ima vrlo dugo vrijeme poluraspada od 3,74 miliona godina. Svi drugi izotopi imaju mnogo kraća vremena poluraspada, od kojih je najduže živući 54Mn sa 312,3 dana.
Najduže živući radioaktivni izotop mangana 53Mn u prirodi je rasprostranjen samo u tragovima. On nastaje u reakcijama raspada među stijenama bogatim željezom. U tim reakcijama, željezo 54Fe reagira sa 3He iz kosmičkog zračenja te se formira kratkoživući izotop 53Fe, koji se vrlo brzo raspada na 53Mn.
Rasprostranjenost thumb|lijevo|100px|Rodohrozit (crveni) i manganit (crni) thumb|lijevo|100px|Rastvor kalij-permanganata Mangan na Zemlji je jedan od rasprostranjenijih elemenata u kontinentalnoj Zemljinoj kori, uz prosječni udio od oko 0,95%, što je približno rasprostranjenosti fosfora ili fluora. Poslije željeza i titanija, mangan je treći po rasprostranjenosti prelazni metal. On se ne javlja u elementarnom stanju u prirodi, već u vidu svojih spojeva. Pored manganovih silikata i karbonata, najčešće se vezan u obliku oksida. Najčešći minerali mangana su minerali iz grupe smeđih kamenja, manganit, hausmanit, braunit, rodohrozit i rodonit. U tim spojevima i mineralima, mangan se javlja u raznim oksidacijskim stanjima, kao dvo-, tro- i četvorovalentni mangan, koji se između ostalih javlja i kao mineral hausmanit.
Dok su mnogi spojevi dvovalentnog mangana vrlo dobro rastvorljivi u vodi, s druge strane spojevi gdje je on u višim oksidacijskim stanjima obično su vrlo teško rastvorljivi a također i fizički i hemijski stabilniji. Stoga se manganove rude uglavnom formiraju pod oksidacijskim uslovima. Iako se željezo ponaša slično kao i mangan, te također oksidira u oksidacijskim uslovima iz lahko rastvorljivog dvovalentnog u teže rastvorljivo trovalentno željezo, postoji vrlo mali broj miješanih željezno-manganovih ruda. Za to je odgovorna činjenica da je za oksidaciju mangana potrebna mnogo viša koncentracija kisika u odnosu na željezo.
Manganove rude pogodne za eksploataciju mogu se geološki podijeliti u tri grupe. Prva vrsta su rude na bazi rodohrozita i braunita, koje su uklopljene u prekambrijske vulkanske stijene. Ove rude se pretežno nalazi u području južnog Atlantika, u Brazilu, Gvajani, Obali Slonovače, Gani, Burkini Faso i Demokratskoj Republici Kongo. Druga vrsta ruda su jako oksidirane sedimentne stijene iz proterozoika, bogate željezom i silikatima. Nalazišta ovog tipa ruda su Hotazel u Južnoafričkoj Republici i Corumbá u Brazilu, koji se ubrajaju među najveće zalihe mangana u svijetu. Treća vrsta manganovih ruda koje su nastale sedimentacijom u plitkim morima. U ovu vrstu ruda, između ostalih, ubrajaju se rude u Gabonu, Ukrajini i drugim zemljama oko Crnog mora.
Oko 75% poznatih rezervi mangana nalazi se u južnoafričkoj pustinji Kalahari. Veće zalihe mangana nalaze se i u Ukrajini, Brazilu, Australiji, Indiji, Gabonu i Kini. Među tim zemljama, najveći proizvođači manganove rude su Australija, Kina i Južnoafrička Republika, dok je ukupna svjetska proizvodnja 2009. godine iznosila 10,8 miliona tona. U Bosni i Hercegovini postoji samo jedan aktivni rudnik manganove rude kod Bužima, a krajem 19. vijeka postojao je jedan i kod Čevljanovića.
U velikim količinama, mangan se javlja u takozvanim manganovim grumenjem, do 20 cm velikim, poroznim, konkrecijama, poput grumenja od oksida teških metala, rasprostranjenih u dubokim dijelovima mora, a koji sadrže i do 50% mangana. Posebno velika koncentracija manganovog grumenja nalazi se u Tihom okeanu južno od Havaja, kao i u Indijskom okeanu. Danas se intenzivno proučava način eksploatacije manganovog grumenja, naročito u svrhu dobijanja bakra, kobalta i nikla, međutim još uvijek nije pronađen ekonomski isplativa metoda zbog složenih tehničkih zahtjeva i visokih troškova dobijanja, u odnosu na znatno niže cijene po kojima se dobijaju metali na kopnu.
Dobijanje thumb|lijevo|Elektrolitički rafinirani, čisti (99,99 %) mangan Manganova ruda koja se dobija u rudnicima sadrži najmanje 35% metala. U zavisnosti od udjela i sadržaja drugih elemenata, ta ruda se koristi u različite namjene. Metalurški upotrebljena manganova ruda sadrži između 38 i 55% mangana, a dobija se bilo u površinskom kopu ali i u klasičnim jamskim rudnicima. Osim toga, postoji i ruda takozvane čistoće za baterije, koja sadrži najmanje 44% mangana, ali mora sadržavati i malehne udjele bakra, nikla i kobalta, kako bi bio pogodan za proizvodnju alkalno-manganskih baterija. Također postoji i ruda čistoće hemijskog nivoa koja se koristi za proizvodnju čistog mangana i manganovih spojeva.
Za veći broj primijenjenih aplikacija nije potreban čisti mangan. Umjesto njega, dobija se feromangan, legura željeza i mangana sa udjelom Mn od 78%. On se dobija redukcijom oksidiranog mangana i rude željeza pomoću koksa u električnoj peći. Na ovaj način može se dobiti još jedna legura, silikomangan od željeza, mangana i silicija. Pri tome se u peć dodaje još i kvarc kao izvor silicija.