菲克第一定律

假设从高浓度区域往低浓度流的通量大小与浓度梯度（空间导数）成正比，通过这个假设，菲克第一定律把扩散通量与浓度联系起来。在一维空间下的菲克定律如下：

其中

为“扩散通量”（于某单位时间内通过某单位面积的物质量），例如。量度在一段短时间内物质流过一小面积的量。

为扩散系数或扩散度，其量纲为[长度2 时间−1]，例如

为浓度（假设为理想混合物），其量纲为[(物质的量) 长度−3]，例如

为位置长度，例如

根据斯托克斯-爱因斯坦关系，的大小取决于温度、流体黏度与分子大小，并与扩散分子流动的平均速度平方成正比。在稀的水溶液中，大部分离子的扩散系数都相近，在室温下其数值大概在0.6×10-9至2×10-9 m2/s。而生物分子的扩散系数一般介于10-11及10-12 m2/s之间。

在二维或以上的情况下，我们必须使用（劈形或梯度算子）来把第一导数通用化，得

。

一维扩散的驱动力为，而对理想混合物而言，这股驱动力就是浓度的梯度。在非理想溶液或混合物的化学系统中，每一种物质的扩散驱动力则为各自种类的化学势梯度。此时菲克第一定律（一维状况）为：

其中标记i代表第i种物质，c为摩尔浓度(mol/m3)，R为通用气体常数(J/(K mol))，T为绝对温度(K)及μ为化学势(J/mol)。

菲克第二定律

菲克第二定律预测扩散会如何使得浓度随时间改变：

其中

为浓度，其量纲为[(物质的量) 长度−3]，例如