La legge di Fick descrive il fenomeno della diffusione, in cui le molecole si spostano da un'area di alta concentrazione a una di bassa concentrazione. La prima legge di Fick afferma che il flusso di molecole attraverso una superficie è direttamente proporzionale al gradiente di concentrazione, alla superficie di attraversamento e al coefficiente di diffusione, e può essere espressa come:
dn/dt= -AD dc/dx
Il coefficiente di diffusione di thae dalla temperatura, dalla viscosità del mezzo e dalle dimensioni della molecola. Un aumento della temperatura o una riduzione della viscosità favoriscono una maggiore diffusione.
Il flusso di molecole attraverso una membrana biologica dipende anche dalla lipofilici della sostanza, cioè dalla sua affinità per i lipidi.per quantificare questa affinità, si usa il coefficiente di ripartizione R, che esprime la solubilità della molecola in un ambiente lipidico rispetto a uno acquoso.
La diffusione attraverso la membrana è descritta dalla formula: J= AD/d (C1-C2)
Dove J è il flusso, A è l’area di diffusione, D è il coefficiente di diffusione, d è lo spessore della membrana mentre c1 e c2 sono le concentrazioni alle interfacce della membrana. Il coefficiente di permeabilità P, invece, dipende dal coefficiente di diffusione e dalla lipofilici felicità, misura la velocità con cui una molecola attraversa la membrana. La legge di Fick è quindi utile per descrivere e calcolare la diffusione in vari ambienti, inclusi quelli biologici.