Η θερμοδυναμική σταθερότητα είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται στη χημεία για να περιγράψει ένα χημικό σύστημα που ούτε καταναλώνει ούτε απελευθερώνει θερμική ενέργεια. Ελλείψει μεταβολής της θερμικής ενέργειας, η ουσία δεν υφίσταται χημική αντίδραση και, επομένως, είναι σταθερή. Σε μείγματα που είναι θερμοδυναμικά σταθερά, η σταθερή κατάσταση εμφανίζεται είτε πριν κάποιο από τα χημικά αντιδρώντα να μετατραπεί σε χημικά προϊόντα είτε μετά την ολοκλήρωση αυτής της διαδικασίας. Εάν ένα χημικό σύστημα είναι θερμοδυναμικά σταθερό, δεν υπάρχει κίνηση θερμότητας μέσα σε ένα σύστημα ή μεταξύ ενός συστήματος και του περιβάλλοντος περιβάλλοντος.
Οι επιστήμονες μπορούν να μετρήσουν την ποσότητα της θερμικής ενέργειας που παράγεται ή εισάγεται σε μια χημική αντίδραση. Ορισμένα χημικά συστήματα θα αντιδράσουν αυτόματα μεταξύ τους όταν έρθουν σε επαφή. Οι θερμοδυναμικές αντιδράσεις που συμβαίνουν αυθόρμητα και εκπέμπουν θερμότητα είναι γνωστές ως εξώθερμες αντιδράσεις. Αν και είναι δυνατό να προστεθεί θερμική ενέργεια σε αυτόν τον τύπο συστήματος, μια πράξη που συνήθως λειτουργεί για να επιταχύνει την αντίδραση, υπάρχει αρκετή ενέργεια μέσα στα ίδια τα αντιδρώντα για να μετατρέψει τα αντιδρώντα σε προϊόντα. Μόλις ολοκληρωθεί η αντίδραση, το χημικό προϊόν, το οποίο είναι το ίδιο χημικό σύστημα που κάποτε αποτελούσαν τα αντιδρώντα, λέγεται ότι βρίσκεται σε κατάσταση θερμοδυναμικής σταθερότητας.
Τα αντιδρώντα μπορεί να χρειαστεί να καταναλώσουν ενέργεια προκειμένου να μετατραπούν σε προϊόντα. Σε αυτούς τους τύπους χημικών συστημάτων, η θερμοδυναμική σταθερότητα εμφανίζεται πριν προστεθεί ενέργεια στο σύστημα. Ελλείψει επιπλέον θερμικής ενέργειας, οι χημικές ουσίες στο σύστημα δεν θα αντιδράσουν μεταξύ τους. Είναι σε θέση να αντισταθούν στη μετατροπή τους σε προϊόντα. Αυτός ο τύπος θερμοδυναμικής σταθερότητας εμφανίζεται σε ενδόθερμες αντιδράσεις.
Ένα παράδειγμα εξώθερμης χημικής αντίδρασης που οδηγεί σε ένα θερμοδυναμικά σταθερό προϊόν είναι η μετατροπή της ζάχαρης και του νερού σε ζάχαρη-νερό. Όταν προστίθεται ζάχαρη στο νερό, τα αντιδρώντα σχηματίζουν ένα θερμοδυναμικά ασταθές σύστημα. Η ζάχαρη αρχίζει να διαλύεται αυτόματα στο νερό, μια διαδικασία που συνεχίζεται μέχρι να φύγει όλη η ζάχαρη. Σε αυτό το σημείο, το σύστημα είναι θερμοδυναμικά σταθερό γιατί θα χρειαζόταν η προσθήκη ενέργειας στο σύστημα για να αντιστραφεί η χημική διαδικασία και να διαχωριστεί το νερό και η ζάχαρη το ένα από το άλλο. Οι πραγματικές καταστάσεις θερμοδυναμικής σταθερότητας είναι σπάνιες επειδή τα χημικά συστήματα βρίσκονται σχεδόν πάντα σε διαδικασία αντίδρασης με κάποιο τρόπο.