Una membrana semipermeabile è una membrana che consente il passaggio di alcune sostanze, bloccandone altre. L'energia libera di Gibbs di un sistema è una misura del suo potenziale termodinamico ed è ridotta al minimo quando il sistema è in equilibrio. Nel caso di una membrana semipermeabile, il sistema raggiungerà l'equilibrio quando il potenziale chimico del soluto sarà lo stesso su entrambi i lati della membrana. Questo perché il soluto si sposterà dal lato del potenziale chimico più alto al lato del potenziale chimico più basso, finché i potenziali chimici non saranno uguali. Pertanto, l'energia libera di Gibbs minima è raggiunta da una membrana semipermeabile.