Дейтерий. Символ D или 2H (тяжелый водород). Относительная атомная масса 2,0141. В свободном состоянии дейтерий существует в виде молекул D2, которые вдвое тяжелее молекул протия 1H2; химические свойства дейтерия и протия схожи, хотя дейтерий реагирует медленнее.
Тяжелая вода (оксид дейтерия) D2O. Это изотопная разновидность воды. В природных водах массовое соотношение между D2O и H2O равно 1 : 5500 (указанное соотношение предполагает, что весь дейтерий находится в виде тяжелой воды D2O, хотя в действительности имеется смесь D2O и полутяжелой воды HDO). Температура плавления тяжелой воды 3,813*С, температура кипения – 101,43*С, плотность 1,105 г./см3. Тяжелая вода ядовита, вследствие худших (по сравнению с обычной водой) растворяющих свойств. Тяжелая вода накапливается в остатке электролита при многоразовом электролизе воды.
Используется как теплоноситель и замедлитель нейтронов в ядерных реакторах.
Тритий. Символ T или 3H (сверхтяжелый водород). Радиоактивный элемент, получается в ядерных реакциях. В природе образуется в верхних слоях атмосферы при соударении нейронов высокоэнергетического космического излучения и атомов, например азота:
147N + 10n = 31T + 342He
При радиоактивном распаде тритий испускает β-частицы и переходит в 3He (период полураспада 12,34 года). Известна и сверхтяжелая вода T2O, температура плавления которой 4,5*С.
Термоядерные реакции. При температурах порядка 1e8*C (100 миллионов градусов по Цельсию) происходит слияние атомных ядер трития и дейтерия с образованием ядра гелия
21H + 31H = 42He + 10n; D + T = 42He + 10n
При этом выделяется огромное количество теплоты (в 1e7 раз больше, чем при обычных химических реакциях). Техническое использование этой и подобных термоядерных реакций является одной из самых важных задач, на пути создания управляемого термоядерного синтеза и, как следствие, неисчерпаемого и экологически чистого источника энергии. Известно, что на Солнце за одну секунду 3e8 тонн водорода превращается в гелий. До сегодняшнего дня примерно 20% запаса водорода на Солнце уже израсходовано, а остающихся 80% хватит еще на миллиарды лет.