Este trabalho apresenta os resultados de um modelo matemático proposto para a carbocloração de pentóxido de nióbio com uma corrente de cloro gasoso em presença de carbono sólido como agente redutor. O modelo é baseado na equação de conservação de massa unidimensional em regime transitório. Soluções desta equação, acompanhada das condições de contorno e inicial, foram obtidas através do método de diferenças finitas. Uma análise estatística por distribuição t-student, dos valores obtidos utilizando o modelo de otimização Nelder e Mead, foi empregado neste estudo. O modelo representa resultados obtidos experimentalmente em um estudo anterior, referentes à conversão do pentóxido de nióbio em pentacloreto de nióbio gasoso por meio de um programa computacional para PC utilizando a linguagem Visual Basic for Applications (VBA). Os resultados experimentais apresentam uma boa concordância com os obtidos com o modelo e permitem representar de forma satisfatória o mecanismo reacional observado, incorporando os efeitos das variáveis envolvidas. Foram ainda determinadas a constante cinética e a difusividade efetiva para as diferentes variações de teor de carbono e porosidade nas temperaturas de 700 graus Celsius e 800 graus Celsius, para um fluxo de gás e altura da amostra constante. Observou-se que a melhor conversão do pentóxido de nióbio (96,5 por cento) obtém-se para 800 graus Celsius, 28 por cento de porosidade e 9 por cento de carbono. O tipo de controle é por difusão.