Por ejemplo, si un vaso de agua tiene iones de sodio (Na+) disueltos uniformemente y se aplica un campo eléctrico a través del agua, entonces los iones de sodio tenderán a ser atraídos por el campo eléctrico hacia un lado.
Del mismo modo, si un vaso de agua tiene mucha azúcar disuelta en un lado y nada en el otro lado, cada molécula de azúcar se difundirá aleatoriamente alrededor del agua, hasta que haya la misma concentración de azúcar en todas partes.
Decimos que las moléculas de azúcar tienen un "potencial químico", que es mayor en las áreas de alta concentración, y las moléculas se mueven para disminuir su potencial químico.
Si el potencial químico es el mismo en dos regiones, la especie se moverá ocasionalmente de un lado a otro entre las dos regiones, pero en promedio hay tanto movimiento en una dirección como en la otra, y no hay migración neta (esto es llamado "equilibrio difusivo").
Esta energía, que a veces se puede aprovechar (un ejemplo simple es una celda de concentración), y la energía libre por mol es exactamente igual a la diferencia de potencial electroquímico entre las dos regiones.
Sin embargo, en los dos campos, las definiciones de estos dos términos a veces se intercambian.
En términos genéricos, el potencial electroquímico es el trabajo mecánico realizado para llevar 1 mol de un ion de un estado estándar a una concentración y un potencial eléctrico especificados.
El potencial electroquímico es importante en los procesos biológicos que implican la difusión molecular a través de membranas, en la química electroanalítica y en aplicaciones industriales como baterías y pilas de combustible.