簡稱擴散，在濃度差或其他推動力的作用下，由於分子、原子等的熱運動所引起的物質在空間的遷移現象，是品質傳遞的一種基本方式。以濃度差為推動力的擴散，即物質組分從高濃度區向低濃度區的遷移，是自然界和工程上最普遍的擴散現象；以溫度差為推動力的擴散稱為熱擴散；在電場、磁場等外力作用下發生的擴散，則稱為強制擴散。
在化工生產中，物質在濃度差的推動下在足夠大的空間中進行的擴散最為常見，一般分子擴散就指這種擴散，它是傳質分離過程的物理基基礎，在化學反應工程中也占有重要地位。此外，還經常遇到流體在多孔介質中的擴散現象，它的擴散速率有時控制瞭整個過程的速率，如有些氣固相反應過程的速率。至於熱擴散隻在穩定同位素和特殊物料的分離中有所應用，強制擴散則應用甚少。
斐克定律 1855年德國人A.E.斐克提出描述分子擴散規律的基本定律。在組分A和B的混合物中，組分A的擴散速率（也稱擴散通量），即單位時間內組分A通過垂直於濃度梯度方向的單位截面擴散的物質量為：
JA=－DABΔCA
式中負號表示物質A向濃度減小的方向傳遞； D AB為組分A在組分B中的 分子擴散系數；Δ C A為濃度 C A的梯度。如果 C A僅沿 x方向變化，則簡化為：
此式類似於
熱量傳遞中的傅裡葉定律（見
熱傳導）和
動量傳遞中的牛頓粘性定律（見
粘性流體流動）。
多孔介質中的擴散 物質在多孔介質中的擴散，根據孔道的大小、形狀以及流體的壓強不同分為三類情況（見圖）。
①容積擴散。當毛細管孔道直徑遠大於分子平均自由程
λ，即(
λ/
2
r)≤(1/100)（
r為毛細孔道的平均半徑）時，在分子的運動中主要發生分子與分子間的碰撞，分子與管壁的碰撞所占比例很小。其擴散機理與分子擴散相同，故也稱分子擴散。孔內所含流體的分子擴散，仍可用斐克定律來計算；隻需考慮多孔介質的空隙率ε和曲折因數τ（表示因毛細孔道曲折而增加的擴散距離），對一般的分子擴散系數加以修正。此時有效擴散系數為：
②克努森擴散。如氣體壓強很低或毛細管孔徑很小，氣體分子平均自由程遠大於毛細孔道直徑，即(
λ/
2
r)≥10，這就使分子與壁面之間的碰撞機會大於分子間的碰撞機會。此時，物質沿孔擴散的阻力主要取決於分子與壁面的碰撞。根據氣體分子運動論，可以推導出克努森擴散系數：
式中
r為毛細孔道的平均半徑；
T為絕對溫度；
m
A為組分A的分子量。③過渡區擴散。物質在毛細管中的運動情況介於上述分子擴散與克努森擴散之間，擴散系數為：
此式中如果1/
D
kp項可以忽略，則擴散為分子擴散；如果1/
D
ABp項可以忽略，則擴散為克努森擴散。
熱擴散 溫度梯度加於靜止的氣體或液體混合物時，一種分子趨向高溫區，另一種趨向低溫區，從而在混合物內產生濃度梯度，這種現象又稱為沙萊特效應。在兩組分混合物中，給定組分A的熱擴散通量用下式表示：
式中
DT為熱擴散系數；
T為絕對溫度；
ρ為流體密度。熱擴散系數取決於分子的尺度和化學本質，其值常常比分子擴散系數小得多，很少大於分子擴散系數的30％。因此，除非在溫度差很大且流體嚴格保持
層流時，熱擴散在大多數的傳質操作中並不重要。