Diffusion ist die Bewegung von Molekülen von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich niedriger Konzentration durch zufällige Bewegung. Bei ausreichender Zeit wird die Konzentration der Moleküle schließlich gleichmäßig. Im Gegensatz zu einigen anderen chemischen Reaktionen wird aufgrund der inneren Energie der einzelnen Moleküle kein Katalysator benötigt, um den Diffusionsprozess zu starten.
Moleküle sind aufgrund ihrer inneren Energie in ständiger Bewegung. Innere Energie ist die zufällige Bewegung von Atomen und Molekülen im mikroskopischen Maßstab. Eine Badewanne voller Wasser mag vollkommen still erscheinen, aber alle Moleküle in diesem Wasser bewegen sich mit Hunderten von Fuß pro Sekunde. Da jedoch die durchschnittliche innere Energie jedes Molekültyps unterschiedlich ist, erfolgt die Diffusion je nach Zusammensetzung der Stoffe mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.
Stellen Sie sich zwei verschiedene Gase in einem Behälter vor, die durch eine Barriere getrennt sind. Kohlenmonoxid ist auf der einen Seite, Sauerstoff auf der anderen. Obwohl keine Bewegung sichtbar ist, kollidieren ständig Moleküle mit der Barriere. Wenn die Barriere entfernt wird, vermischen sich Moleküle aus beiden Gasen und bewegen sich von einem Bereich hoher Konzentration zu niedriger Konzentration – Kohlenstoffmoleküle bewegen sich auf die Seite, die reiner Sauerstoff war. Schließlich wird der gesamte Behälter mit einem Gas gefüllt, in diesem Fall Kohlendioxid.