Дейтерій. Символ D або 2H (важкий гідроген). Відносна атомна маса 2,0141 а.о.м. У вільному стані дейтерій існує у вигляді молекул D2; хімічні властивості дейтерію і протію схожі, але дейтерій вступає в хімічні реакції повільніше.
Важка вода (дейтерій оксид) D2O. Це ізотопний різновид води. У природних водах масове співвідношення між D2O і H2O дорівнює 1 : 5500 (зазначене співвідношення передбачає, що весь дейтерій знаходиться у вигляді важкої води D2O, хоча в дійсності має місце суміш важкої води D2O і напівважкої води HDO). Температура плавлення важкої води 3,813*С, температура кипіння – 101,43*С, щільність 1,105 г./см3. Важка вода отруйна, внаслідок гірших (порівняно зі звичайною водою) властивостей розчиняти. Важка вода накопичується в залишку електроліту при багаторазовому електролізі води.
Використовується як теплоносій і сповільнювач нейтронів в ядерних реакторах.
Тритій. Символ T або 3H (надважкий гідроген). Радіоактивний елемент, який отримують в ядерних реакціях. У природі утворюється у верхніх шарах атмосфери при зіткненні нейронів високоенергетичного космічного випромінювання і атомів, наприклад нітрогену:
147N + 10n = 31T + 342He
При радіоактивному розпаді тритій вивільняє β-частинки і перетворюється на 3He (період напіврозпаду 12,34 року). Відома і надважка вода T2O, температура плавлення якої 4,5*С.
Термоядерні реакції. При температурах порядку 1e8*C (100 мільйонів градусів за Цельсієм) відбувається злиття атомних ядер тритію і дейтерію з утворенням ядра гелію:
21H + 31H = 42He + 10n; D + T = 42He + 10n
При цьому виділяється величезна кількість теплоти (в 1e7 разів більше, ніж при звичайних хімічних реакціях). Технічне використання цієї та подібних термоядерних реакцій є однією з найважливіших задач, на шляху створення керованого термоядерного синтезу і, як наслідок, невичерпного і екологічно чистого джерела енергії. Відомо, що на Сонці за одну секунду 3e8 тонн гідрогену перетворюється в гелій. До сьогоднішнього дня приблизно 20% запасу гідрогену на Сонці вже витрачено, а тих 80% які залишилися, вистачить ще на мільярди років.