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Diffusion tritt immer dann auf, wenn zufällige Molekülbewegungen dazu führen, dass sich Moleküle bewegen und miteinander vermischen. Diese zufällige Bewegung wird durch die in der Umgebung vorhandene Wärmeenergie angetrieben. Die Diffusionsrate, mit der sich Moleküle auf natürliche Weise von einer hohen zu einer niedrigen Konzentration bewegen, um eine gleichmäßige Verteilung oder ein "Gleichgewicht" zu erreichen, hängt von mehreren Faktoren ab.
Moleküle in Bewegung
Sechs physikalische und Umweltbedingungen bestimmen die Diffusionsrate. Vier davon gelten für alle Arten der Diffusion, und zwei gelten nur für die Diffusion durch eine Membran. Die Masse der Moleküle ist ein Hauptfaktor, da kleinere Moleküle bei einer gegebenen Umgebungstemperatur eine höhere Zufallsgeschwindigkeit aufweisen und höhere Zufallsgeschwindigkeiten einer schnelleren Diffusion entsprechen. Ebenso beeinflusst die Umgebungstemperatur die Diffusion, da höhere Temperaturen zu höheren Zufallsgeschwindigkeiten führen. Diffundierende Moleküle fließen von hoher zu niedriger Konzentration, und die Diffusionsrate nimmt zu, wenn der Konzentrationsunterschied größer ist. Die Diffusionsrate nimmt jedoch ab, wenn Moleküle auf der Suche nach einem Gleichgewicht eine längere Strecke zurücklegen müssen.
Die beiden Faktoren, die für die Diffusion durch eine Membran besonders wichtig sind, sind die Oberfläche und die Permeabilität. Eine Membran mit kleinerer Oberfläche oder geringerer Permeabilität behindert die molekulare Bewegung und führt somit zu einer langsameren Diffusion.