kemijski potencijal (znak μ), fizikalna veličina koja opisuje sposobnost električki neutralnih atoma i molekula da u nekom termodinamičkom sustavu izvrše mehanički rad. Definiran je mehaničkim radom W koji je potrebno izvršiti da sustav čestica ostane u ravnoteži kada mu se uz stalan tlak i temperaturu poveća broj čestica N, dakle: μ = ΔW/ΔN. Mjerna jedinica kemijskoga potencijala jest džul (J).
Kemijski potencijal sastojka (znak μi) opisuje doprinos pojedinog sastojka ili dijela čestica i u slobodnoj energiji termodinamičkoga sustava. Definiran je kao slobodna energija nastala kada se u uravnotežen sustav doda određena količina tvari, tj. kao parcijalna derivacija Gibbsove energije G i količine tvari ni, dakle: μi = ∂G/∂ni ili mase tvari mi, dakle: μi = ∂G/∂mi pri stalnom tlaku i temperaturi. Mjerna jedinica kemijskoga potencijala sastojka jest džul po molu (J/mol) ili džul po kilogramu (J/kg).
Sustav čestica je u ravnoteži kada su kemijski potencijali svih njegovih čestica jednaki. Ako neki dio sustava nije u ravnoteži, doći će do gibanja čestica iz područja većega prema području manjega kemijskog potencijala ili promjene faze (isparavanja, otapanja, kristalizacije, kemijskih reakcija), npr. ako se u mješavini leda i vode led topi, kemijski potencijal tekuće vode manji je od kemijskog potencijala leda, a ako se voda smrzava, manji je kemijski potencijal leda. Spontano gibanje čestica u smjeru pada kemijskog potencijala jest difuzija. Kemijski potencijal na temperaturi od 0 K naziva se Fermijeva energija.
