重水素
重水素原子が2つ結合した分子 (D2) も重水素と呼ぶ。常温、常圧で無色無臭の気体。融点 18.7 ケルビン (K)、沸点 23.8 Kで、軽水素の分子 H2 の値(融点 14.0 K、沸点 20.6 K) に比べ高い。これは重水素原子が軽水素原子のほぼ2倍の質量があるためで、他の物理的性質も軽水素と異なり、また化学反応のしやすさも異なることがある(重水素効果)。例えば水を電気分解すると H2 の方が発生しやすいので重水が濃縮され、この方法で100 %の重水を製造することができる。なお一般に植物は軽水を吸収しやすい性質があるため、種類によっては7割近くまで重水を濃縮することが可能である。
その他にも、重水の方が軽水よりも1°C沸点が高い事を利用した分別蒸留法 (fractional distillation)や重水素をHDの形で含んだ水素ガスを水にとおすと重水素が水の分子に置換する(ただし触媒が必要である)ことを利用した交換反応法 (catalytic exchange)などがある。
重水素原子2個を原子核融合させると H や He が生成されると共に莫大なエネルギーが放出され(D-D反応)、恒星の初期の核融合反応がこれに当たる。なお、褐色矮星と準褐色矮星は、D-D反応が起こるか起こらないかで区別されている。また、核融合発電の実験や水素爆弾では、主にD-D反応より反応温度条件の低い、重水素と三重水素の核融合反応(D-T反応)が用いられる。重水素は海水中に大量に存在するため、核融合燃料として有望視されている。