Η διάχυση είναι η μετακίνηση μορίων από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε μια περιοχή χαμηλής συγκέντρωσης μέσω τυχαίας κίνησης. Με δεδομένο αρκετό χρόνο, η συγκέντρωση των μορίων τελικά θα γίνει ομοιόμορφη. Σε αντίθεση με ορισμένες άλλες χημικές αντιδράσεις, δεν απαιτείται καταλύτης για την έναρξη της διαδικασίας διάχυσης, λόγω της εσωτερικής ενέργειας των μεμονωμένων μορίων.
Τα μόρια είναι σε συνεχή κίνηση, λόγω της εσωτερικής τους ενέργειας. Η εσωτερική ενέργεια είναι η τυχαία κίνηση ατόμων και μορίων σε μικροσκοπική κλίμακα. Μια μπανιέρα γεμάτη νερό μπορεί να φαίνεται τέλεια ακίνητη, αλλά όλα τα μόρια μέσα σε αυτό το νερό κινούνται με εκατοντάδες πόδια ανά δευτερόλεπτο. Ωστόσο, δεδομένου ότι η μέση εσωτερική ενέργεια κάθε τύπου μορίου είναι διαφορετική, η διάχυση συμβαίνει με διαφορετικούς ρυθμούς ταχύτητας ανάλογα με τη σύνθεση των ουσιών.
Φανταστείτε δύο διαφορετικά αέρια σε ένα δοχείο, χωρισμένα με ένα φράγμα. Το μονοξείδιο του άνθρακα είναι από τη μία πλευρά και το οξυγόνο από την άλλη. Παρόλο που δεν υπάρχει ορατή κίνηση, τα μόρια συγκρούονται συνεχώς με το φράγμα. Όταν αφαιρεθεί το φράγμα, τα μόρια και από τα δύο αέρια θα αναμιχθούν, μετακινώντας από μια περιοχή υψηλής συγκέντρωσης σε χαμηλή συγκέντρωση - τα μόρια άνθρακα θα μετακινηθούν στην πλευρά που ήταν καθαρό οξυγόνο. Τελικά, ολόκληρο το δοχείο θα γεμίσει με ένα αέριο, στην περίπτωση αυτή, διοξείδιο του άνθρακα.