Niobium lijkt in veel opzichten erg op tantaal en zirkonium. Het reageert met fluor bij kamertemperatuur, chloor en waterstof bij 200 graden en stikstof bij 400 graden en de producten zijn over het algemeen interstitiële inhomogene verbindingen. Niobiummetaal oxideert in de lucht bij 200 graden en is bestand tegen gesmolten alkaliën en zuren, waaronder koningswater, zoutzuur, zwavelzuur, salpeterzuur en fosforzuur. Echter, waterstoffluoridezuur en een mengsel van waterstoffluoride en salpeterzuur kunnen niobium aantasten.
Hoewel niobium een verscheidenheid aan verbindingen kan vormen in de oxidatietoestand van +5 tot −1, bevindt het zich het meest in de oxidatietoestand +5. Niobiumverbindingen met een oxidatietoestand lager dan +5 bevatten allemaal niobium-niobiumbindingen.
Oxiden en sulfiden
Niobiumoxiden kunnen de volgende oxidatietoestanden hebben: +5 (Nb2O5), +4 (NbO2) en +3 (Nb2O3) en, zelden, +2 (NbO). Niobiumpentoxide is het meest voorkomende niobiumoxide en de bereiding van niobiummetaal en alle niobiumverbindingen zou hiermee moeten beginnen. Om niobaat te maken, kan niobiumpentoxide worden opgelost in een alkalische hydroxideoplossing of worden gesmolten in een alkalimetaaloxide. Lithiumniobaat (LiNbO3) heeft een perovskiet-achtige metatrigonale kristalstructuur, terwijl lanthaanniobaat geïsoleerde NbO3−-ionen bevat. Andere bekende verbindingen omvatten niobiumsulfide (NbS2), dat een gelaagde structuur vormt.
Een dunne laag niobiumpentoxide kan aan het oppervlak van het materiaal worden toegevoegd door middel van chemische dampdepositie of atomaire laagdepositie. Beide methoden maken gebruik van het principe dat niobium (V) ethanol bij meer dan 350 graden zal ontbinden.
Halogenide
Niobium kan haliden vormen met oxidatietoestanden {{0}} en +4, evenals verschillende substoichiometrische verbindingen. Niobiumpenthalide (NbX5) bevat een octaëdrisch centraal niobiumatoom. Niobiumpentafluoride (NbF5) is een witte vaste stof met een smeltpunt van 79,0 graden, terwijl niobiumpentachloride (NbCl5) geel is met een smeltpunt van 203,4 graden. Beide kunnen worden gehydrolyseerd om oxiden en halideoxiden te vormen, zoals NbOCl3. Niobiumpentachloride is ook een vluchtig reagens dat kan worden gebruikt bij de synthese van verschillende organometaalverbindingen, waaronder dichloordiniobeen ((C5H5)2NbCl2). Niobiumtetrahalogeniden (NbX4) zijn donkere polymeren met niobium-niobiumbindingen, zoals zwart, hygroscopisch niobiumtetrafluoride (NbF4) en bruin niobiumtetrachloride (NbCl4).
Niobiumhalide-aninaties zijn ook aanwezig omdat de pentahalides van niobium allemaal Lewis-zuren zijn. Een van de belangrijkste is [NbF7], een tussenproduct in de minerale scheiding van niobium en tantaal. Het wordt gemakkelijker omgezet in oxypentafluoride dan zijn tantaal-tegenhanger. Andere gehalogeneerde complexen omvatten [NbCl6]:
Nb2Cl10+ 2Cl→ 2 [NbCl6]
Niobium vormt ook een verscheidenheid aan gereduceerde halideclusters, zoals [Nb6Cl18].
Nitriden en carbiden
Niobium nitride (NbN) verandert bij lage temperaturen in een supergeleider en wordt gebruikt in infrarooddetectoren. Het belangrijkste niobiumcarbide is NbC, dat extreem hard is en een vuurvast keramisch materiaal is dat kan worden gebruikt als snijgereedschap bitmateriaal.