Difuzija je kretanje molekula iz područja visoke koncentracije u područje niske koncentracije slučajnim kretanjem. S obzirom na dovoljno vremena, koncentracija molekula na kraju će postati ujednačena. Za razliku od nekih drugih kemijskih reakcija, za pokretanje procesa difuzije nije potreban katalizator zbog unutarnje energije pojedinih molekula.
Molekule su u stalnom pokretu zbog svoje unutarnje energije. Unutarnja energija je slučajno kretanje atoma i molekula na mikroskopskoj skali. Kada puna vode može se činiti savršeno mirnom, ali sve se molekule unutar te vode kreću stotinama stopa u sekundi. Međutim, budući da je prosječna unutarnja energija svake vrste molekule različita, difuzija se događa različitom brzinom, ovisno o sastavu tvari.
Zamislite dva različita plina u spremniku, odvojena preprekom. Na jednoj je strani ugljični monoksid, a na drugoj kisik. Iako se ne vidi kretanje, molekule se neprestano sudaraju s barijerom. Kada se prepreka ukloni, molekule oba plina će se miješati, prelazeći iz područja visoke koncentracije u nisku koncentraciju - molekule ugljika pomicat će se na onu stranu koja je bila čisti kisik. Na kraju će se cijeli spremnik napuniti jednim plinom, u ovom slučaju ugljičnim dioksidom.