Een semipermeabel membraan is een membraan dat bepaalde stoffen doorlaat, terwijl andere worden geblokkeerd. De Gibbs-vrije energie van een systeem is een maatstaf voor het thermodynamische potentieel ervan, en wordt geminimaliseerd wanneer het systeem in evenwicht is. In het geval van een semipermeabel membraan zal het systeem een ​​evenwicht bereiken wanneer het chemische potentieel van de opgeloste stof aan beide zijden van het membraan hetzelfde is. Dit komt omdat de opgeloste stof van de kant met een hoger chemisch potentieel naar de kant met een lager chemisch potentieel zal bewegen, totdat de chemische potentiëlen gelijk zijn. Daarom wordt de minimale vrije energie van Gibbs bereikt door een semipermeabel membraan.