Difüzyon, moleküllerin yüksek konsantrasyonlu bir alandan düşük konsantrasyonlu bir alana rastgele hareket yoluyla hareketidir. Yeterli zaman verildiğinde, moleküllerin konsantrasyonu sonunda eşit hale gelecektir. Diğer bazı kimyasal reaksiyonlardan farklı olarak, tek tek moleküllerin iç enerjisinden dolayı difüzyon sürecini başlatmak için hiçbir katalizöre ihtiyaç yoktur.
Moleküller iç enerjileri nedeniyle sürekli hareket halindedir. İç enerji, atomların ve moleküllerin mikroskobik ölçekte rastgele hareketidir. Su dolu bir küvet tamamen hareketsiz görünebilir, ancak bu sudaki tüm moleküller saniyede yüzlerce fit hızla hareket eder. Ancak her tür molekülün ortalama iç enerjisi farklı olduğundan, maddelerin yapısına bağlı olarak difüzyon farklı hızlarda gerçekleşir.
Bir bariyerle ayrılmış bir kapta iki farklı gaz düşünün. Bir tarafta karbon monoksit, diğer tarafta oksijen. Hiçbir hareket görünmese de, moleküller sürekli olarak bariyerle çarpışır. Bariyer kaldırıldığında, her iki gazdan gelen moleküller karışacak, yüksek konsantrasyonlu bir alandan düşük konsantrasyona hareket edecek - karbon molekülleri saf oksijen olan tarafa hareket edecektir. Sonunda, tüm kap bir gazla, bu durumda karbon dioksit ile doldurulacaktır.