Voir également grandeur molaire partielle

Le potentiel chimique m _i d'un constituant i d'un système chimique est par définition la dérivée partielle de l'enthalpie libre G du système par rapport quantité de matière n_i (en mole) du constituant à T, P et n_j constants ( l'indice j désigne les autres constituants du système autre que i ) :

D'un point de vue physique, m _i représente la variation de l'enthalpie libre G d'un système très étendu auquel l'on ajoute une mole du constituant i à pression, température et composition constantes.

Le potentiel chimique s'obtient à partir du potentiel chimique standard m°_i au moyen de la relation :

où a_i est l'activité du constituant i dans le système considéré, R la constante des gaz parfaits et T la température exprimée en kelvin.

En effet, l'état d'un constituant dans un système diffère généralement de son état standard (ou état de référence) pour lequel a_i = 1 et m _i=m°_i.

L'unité de potentiel chimique est le J mol^–1.

Le potentiel chimique est une grandeur intensive.