Manganèse - Mn

Le manganèse (Mn) est un métal de transition dur et cassant utilisé dans la fabrication de l’acier, les alliages et les batteries. C’est aussi un nutriment essentiel. Dans le traitement de l’eau, le manganèse intervient à la fois comme contaminant d’origine naturelle et comme composant d’oxydants et de médias filtrants. Sa forme chimique détermine son comportement et les méthodes permettant de l’éliminer.

Propriétés chimiques · Applications · Manganèse dans l’eau et son traitement · Effets sur la santé · Effets sur l’environnement

Quelques propriétés du manganèse métallique
Symbole / numéro atomique	Mn / 25
Poids atomique standard	54.938 043(2)
Groupe / période / bloc	7 / 4 / d
Configuration électronique	[Ar] 3d⁵ 4s²
Électronégativité (Pauling)	1.55
Masse volumique	7,3 g cm⁻³ à température ambiante
Température de fusion	1246 °C
Température d’ébullition	2061 °C
Rayon covalent	0,129 nm
Rayon non lié	0,205 nm
Quelques états d’oxydation dans les composés	+2, +3, +4, +6 et +7
Isotope naturel stable	⁵⁵Mn
Première énergie d’ionisation	717,3 kJ mol⁻¹
Identification / isolement du métal	Carl Wilhelm Scheele / Johan Gottlieb Gahn, 1774

Les données physiques et atomiques proviennent de la Royal Society of Chemistry ; les données relatives au poids atomique, à l’isotope et à l’histoire proviennent de la CIAAW. Le poids atomique est sans dimension ; la masse molaire correspondante est d’environ 54,938043 g mol⁻¹. Le nombre entre parenthèses indique l’incertitude sur le dernier chiffre. Les rayons ioniques dépendent de l’état d’oxydation et de la coordinence.

Collection d’échantillons de minéraux contenant du manganèse — Échantillons contenant du manganèse.

Manganèse : présence dans la nature et histoire

Le manganèse est largement présent dans les roches, les sols et les sédiments. Parmi les minéraux importants figurent la pyrolusite (MnO₂) et la rhodochrosite (MnCO₃). Il présente plusieurs états d’oxydation : le manganèse métallique, le Mn(II) dissous, les oxydes solides et le permanganate ont donc des propriétés différentes.

Carl Wilhelm Scheele a identifié le manganèse comme un élément distinct en 1774. Johan Gottlieb Gahn a isolé le métal la même année. Les composés du manganèse étaient déjà utilisés dans les pigments et la fabrication du verre bien avant l’isolement du métal.

Applications du manganèse

Fer et acier : le manganèse est utilisé pour l’alliage, la désoxydation et la maîtrise du soufre pendant la production.
Autres alliages : le manganèse est ajouté à certains alliages d’aluminium.
Batteries et matériaux : les oxydes de manganèse sont utilisés dans les piles sèches ; les composés du manganèse trouvent aussi des applications dans le verre, les céramiques et les catalyseurs.
Traitement de l’eau : permanganate de potassium est un oxydant, tandis que les médias revêtus d’oxyde de manganèse peuvent faciliter l’élimination du manganèse dissous. L’oxydant et le média filtrant remplissent des fonctions différentes.

Manganèse dans l’eau et traitement de l’eau

Pour des informations complémentaires de Lenntech, consultez l’élimination du manganèse par des procédés physiques et chimiques ainsi que la présentation du traitement du fer et du manganèse.

Manganèse dissous et particules

Les eaux souterraines et les eaux de réservoir pauvres en oxygène peuvent contenir du Mn(II) dissous. L’oxydation peut produire des particules d’oxyde de manganèse qui contribuent aux dépôts sombres, aux taches et à la coloration de l’eau. Ces dépôts peuvent s’accumuler dans les réseaux de distribution, puis être remis en circulation. Une eau d’apparence claire ne garantit pas à elle seule une faible concentration en manganèse.

L’analyse de l’eau doit distinguer le manganèse dissous du manganèse particulaire lorsque cette distinction influe sur le choix du procédé. La préparation de l’échantillon et la méthode d’analyse influent sur la signification du résultat. Le manganèse total est également pertinent pour évaluer l’élimination globale.

Options d’élimination

Oxydation et séparation des solides : convertir le Mn(II) dissous en particules d’oxyde, puis les éliminer par une filtration ou une clarification appropriée. L’oxydation seule n’élimine pas le manganèse de l’eau.
Adsorption et filtration catalytique : les médias revêtus d’oxyde retiennent le Mn(II) et favorisent son oxydation. Le dosage de l’oxydant, l’état du média et les rétrolavages influent sur les performances.
Filtration biologique : des micro-organismes oxydant le manganèse peuvent contribuer à son élimination dans des filtres exploités dans des conditions appropriées.
Échange d’ions ou osmose inverse : ces techniques peuvent convenir au manganèse dissous, notamment dans des installations de petite taille choisies de manière appropriée. Il faut évaluer les caractéristiques de l’eau d’alimentation, les besoins d’entretien et les flux résiduels.

La cinétique d’oxydation dépend du pH, de la température, de l’oxydant et de la composition chimique de l’eau. L’aération seule peut être trop lente dans des conditions normales de traitement. Des essais doivent déterminer le temps de contact et les exigences de séparation. Le dosage du permanganate doit être maîtrisé, car un excès de réactif peut ajouter du manganèse résiduel.

La séquestration n’est pas une élimination. Elle maintient le manganèse lié en solution pour aider à limiter les dépôts ou la coloration, mais laisse cet élément dans l’eau. Tout objectif de traitement fondé sur la santé doit donc être évalué indépendamment de l’aspect de l’eau.

Effets du manganèse sur la santé

Le manganèse contribue à l’activité de plusieurs enzymes intervenant dans le métabolisme et le fonctionnement physiologique normal. Les aliments tels que les céréales complètes, les fruits à coque, les légumineuses et le thé contribuent aux apports. La carence chez l’être humain est très rare et ses signes ne sont pas clairement établis. La suffisance des apports nutritionnels et l’exposition excessive sont deux questions distinctes.

Une exposition élevée ou prolongée peut affecter le système nerveux. L’inhalation de poussières contenant du manganèse ou de fumées de soudage constitue une préoccupation importante en milieu professionnel. Une intoxication au manganèse peut provoquer un trouble du mouvement appelé manganisme, qui présente des symptômes semblables à ceux de la maladie de Parkinson ; l’assimiler simplement à cette maladie serait inexact. La voie d’exposition, la concentration et la durée comptent.

Une concentration élevée de manganèse dans l’eau potable est également préoccupante pour la santé, en particulier celle des nourrissons. Les recommandations de l’OMS de 2022 sur l’eau potable indiquent une valeur provisoire de 0,08 mg/L (80 µg/L) pour le manganèse total, destinée à protéger les nourrissons nourris au biberon et, par conséquent, l’ensemble de la population. Elle est provisoire en raison d’importantes incertitudes. Cette valeur de l’OMS est une recommandation, et non une limite légale universelle ; les exigences nationales applicables peuvent différer.

Pour en savoir plus sur les apports nutritionnels, consultez les apports journaliers recommandés en vitamines et minéraux. Les valeurs nutritionnelles de référence ne sont pas des limites applicables à l’eau potable. Le rôle nutritionnel du manganèse ne justifie pas des concentrations élevées dans l’eau potable.

Effets du manganèse sur l’environnement

L’altération naturelle des roches apporte du manganèse aux sols et aux eaux ; l’exploitation minière, les activités industrielles et les flux de déchets peuvent fournir des apports supplémentaires. Les variations de la disponibilité en oxygène et du pH influencent le maintien du manganèse en solution ou son association aux matières solides. Le traitement transfère le manganèse vers les eaux de lavage à contre-courant, les boues, les médias filtrants usagés ou le concentrat, qui nécessitent également une gestion appropriée.

Les plantes ont besoin de manganèse pour la photosynthèse et d’autres fonctions. Un complexe contenant du manganèse contribue à oxyder l’eau pendant la photosynthèse, ce qui libère de l’oxygène et des ions hydrogène. La disponibilité du manganèse pour les plantes augmente généralement à mesure que le sol devient plus acide : les sols très acides ou mal drainés peuvent favoriser une toxicité, tandis que les sols à pH plus élevé peuvent favoriser une carence. Les effets dépendent des conditions du sol et des espèces végétales.

Dernière révision de la page sur le manganèse : 24 octobre 2026 par Lenntech.