Ниобий во многом похож на тантал и цирконий. Он реагирует с фтором при комнатной температуре, с хлором и водородом при 200 градусах и с азотом при 400 градусах, и продуктами обычно являются неоднородные соединения внедрения. Металлический ниобий окисляется на воздухе при 200 градусах и устойчив к расплавленным щелочам и кислотам, включая царскую водку, соляную кислоту, серную кислоту, азотную кислоту и фосфорную кислоту. Однако плавиковая кислота и смесь плавиковой и азотной кислот могут воздействовать на ниобий.
Хотя ниобий может образовывать различные соединения в степени окисления от +5 до −1, чаще всего он находится в степени окисления +5. Соединения ниобия со степенью окисления ниже +5 все содержат связи ниобий-ниобий.
Оксиды и сульфиды
Оксиды ниобия могут иметь следующие степени окисления: +5 (Nb2O5), +4 (NbO2) и +3 (Nb2O3) и, реже, +2 (NbO). Пятиокись ниобия является наиболее распространенным оксидом ниобия, и получение металлического ниобия и всех соединений ниобия должно начинаться с него. Чтобы сделать ниобат, пятиокись ниобия можно растворить в щелочном гидроксидном растворе или расплавить в оксиде щелочного металла. Ниобат лития (LiNbO3) имеет метатригональную кристаллическую структуру типа перовскита, в то время как ниобат лантана содержит изолированные ионы NbO3−. Другие известные соединения включают сульфид ниобия (NbS2), который образует слоистую структуру.
Тонкий слой пентаоксида ниобия можно нанести на поверхность материала методом химического осаждения из паровой фазы или методом атомно-слоевого осаждения, и оба метода используют принцип, согласно которому этанол ниобия (V) разлагается при температуре более 350 градусов.
Галогенид
Ниобий может образовывать галогениды со степенями окисления {{0}} и +4, а также различные субстехиометрические соединения. Пенталид ниобия (NbX5) содержит октаэдрический центральный атом ниобия. Пентафторид ниобия (NbF5) представляет собой белое твердое вещество с температурой плавления 79,0 градусов, в то время как пентахлорид ниобия (NbCl5) имеет желтый цвет с температурой плавления 203,4 градуса. Оба могут быть гидролизованы с образованием оксидов и галогенидных оксидов, таких как NbOCl3. Пентахлорид ниобия также является летучим реагентом, который может быть использован в синтезе различных металлоорганических соединений, включая дихлординиобен ((C5H5)2NbCl2). Тетрагалогениды ниобия (NbX4) представляют собой темные полимеры со связями ниобий-ниобий, такие как черный, гигроскопичный тетрафторид ниобия (NbF4) и коричневый тетрахлорид ниобия (NbCl4).
Также присутствуют аниониты галогенида ниобия, поскольку все пентагалогениды ниобия являются кислотами Льюиса. Одним из наиболее важных является [NbF7], который является промежуточным соединением при разделении минералов ниобия и тантала. Он легче превращается в оксипентафторид, чем его танталовый аналог. Другие галогенированные комплексы включают [NbCl6]:
Nb2Cl10+ 2Cl→ 2 [NbCl6]
Ниобий также образует множество восстановленных галогенидных кластеров, таких как [Nb6Cl18].
Нитриды и карбиды
Нитрид ниобия (NbN) превращается в сверхпроводник при низких температурах и используется в инфракрасных детекторах. Основной карбид ниобия — NbC, который чрезвычайно тверд и представляет собой огнеупорный керамический материал, который может использоваться в качестве материала для режущих инструментов.