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{{noteTA
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[[File:DiffusionMicroMacro.gif|thumb|250px|由微觀及宏觀的角度觀察擴散。起始時，障礙（紫色線條）左側含有溶質分子，而左側則無。當障礙移除，溶質將以擴散的刑式充滿整個容器。<u>圖一：</u>單一分子之運動是隨意的。<u>圖二：</u>當有更多分子時，溶質均勻充滿容器的趨勢愈加明顯。<u>圖三：</u>當有龐大數量的溶質分子時，一切的隨機運動都不復可見：溶質呈現由高濃度區往低濃度區擴散的現象，遵守菲克定律。]]

'''分子擴散'''（{{lang-en|molecular diffusion}}），通常簡稱'''擴散'''，是任何粒子（氣體或液體）於[[絕對零度]]以上之環境下的熱力學運動。本行為的速率是[[溫度]]、流體[[黏度]]以及粒子大小（質量）的函數。擴散解釋高濃度與低濃度之間存在分子淨[[通量]]的原因。一旦濃度相等，分子雖持續運動，但由於濃度梯度已不復存在，分子遂停止擴散，改由[[自擴散]]主導分子的隨機運動。擴散的結局是材料逐漸混合，使分子分佈達成均勻。由於分子依然持續運動，但平衡也已經建立，因此分子擴散的最終狀態被稱為「動態平衡」。在具有均勻溫度的[[相 (物質)|相態]]中，因不受外部淨力影響，擴散過程最終將達到完全混合。

今考慮兩個等溫且有能力交換[[分子|粒子]]的系統，S<sub>1</sub>與S<sub>2</sub>。如果系統[[位能]]有發生交換；例如μ<sub>1</sub>>μ<sub>2</sub>（μ為[[化學勢]]），則系統S<sub>1</sub>至系統S<sub>2</sub>將有[[能量]]流產生，因為自然傾向降低能量並使[[熵]]值極大化。

分子擴散一般都以[[菲克定律]]作為其數學描述。

== 應用 ==
擴散是許多物理、化學及生物學科重要的基礎。一些應用擴散的例子如下：

*以[[燒結]]來製造固體材料（[[粉末冶金]]、製造[[陶瓷]]等）
*[[化學反應器]]設計
*化學工業的[[觸媒]]設計
*改善[[鋼鐵]]性質
*[[半導體]]製程的[[摻雜 (半導體)|摻雜]]

== 重要性 ==
[[File:Diffusion (1).png|thumb|280px|混合物中兩種物質的擴散現象之示意圖]]

擴散是[[輸送現象]]的一部份，是一種較緩慢的[[質傳]]方式。

===生物學===
於[[細胞生物學]]中，擴散是細胞間傳送必要物質（如[[胺基酸]]）的主要方式。<ref>{{cite book | last = Maton | first = Anthea | authorlink = |author2=Jean Hopkins |author3=Susan Johnson |author4=David LaHart |author5=Maryanna Quon Warner |author6=Jill D. Wright | title = Cells Building Blocks of Life | publisher = Prentice Hall | year = 1997 | location = Upper Saddle River, New Jersey | pages = [https://archive.org/details/cellsbuildingblo00mato/page/66 66]–67 | url =https://archive.org/details/cellsbuildingblo00mato| doi = | id = | isbn = }}</ref>溶劑（如[[水]]）在[[半透膜]]上的擴散行為則被稱為[[滲透]]。

== 氣體分子擴散 ==
物質於靜止流體或跨越穩流流體之流線的輸送方式為分子擴散。兩相鄰容器以隔牆隔開，並各自裝有兩假想之氣體A與B，於容器中隨意運動著。倘若隔牆被移除，部分氣體A將移往原來被氣體B佔據的區域。相反地，B分子也將移往原來被純A分子佔據的區域。最終，兩種分子達成完全混合。在此之前，A、B之濃度皆隨著擴散軸向（X）逐漸變化，可以數學表示為-dCA/dx，其中CA是A的濃度。數學式前方的負號代表A濃度隨著距離x的增加而減少。同樣地，B濃度的變化則為-dCB/dx。分子A的擴散速率NA與濃度[[梯度]]和分子A於x方向上的平均速率相關，而這個關係得以[[菲克定律]]描述：

:<math>N_{A}= -D_{AB} \frac{dC_{A}}{dx}</math>（僅可用於無整體流動的情形下）

== 等莫耳逆向擴散 ==

== 相關條目 ==
* [[擴散]]
* [[氣體分子擴散]]
* [[等莫耳逆向擴散]]
* [[雙極性擴散]]

== 參考資料 ==
{{reflist}}

[[Category:輸送現象]]
[[Category:擴散]]