外部変数が体積のみである混合物系のギブスの自由エネルギーをG，温度をT，圧力をp，各成分の量をNiとすれば，成分iの化学ポテンシャルμiは\[{\mu _i} = {\left( {\frac{{\partial G}}{{\partial {N_i}}}} \right)_{T,P,{N_j}(j \ne i)}}\]で定義される示強状態量である．Nは質量でもモル数でもよいが，通常はモル数を使う．純粋物質iの化学ポテンシャルは，それの比ギブスの自由エネルギーに等しい．混合物の系が多相平衡している場合，各相の温度と圧力が等しく，各成分の化学ポテンシャルが各相にわたって等しいことが平衡規準である．