الماء الثقيل (D 2 O) ، ويسمى أيضًا أكسيد الديوتريوم ، والماء الذي يتكون من الديوتريوم ، ونظير الهيدروجين بكتلة مضاعفة من الهيدروجين العادي ، والأكسجين. (الماء العادي يحتوي على تركيبة ممثلة H 2 O.) وهكذا، الماء الثقيل لديه الوزن الجزيئي حوالي 20 (مجموع ضعف الوزن الذري للالديوتيريوم، وهو 2، بالإضافة إلى الوزن الذري للأكسجين، وهو 16) ، في حين أن الماء العادي له وزن جزيئي يبلغ حوالي 18 (ضعف الوزن الذري للهيدروجين العادي ، وهو 1 ، بالإضافة إلى الأكسجين ، وهو 16).
تحتوي المياه العادية التي يتم الحصول عليها من معظم المصادر الطبيعية على ذرة ديوتريوم واحدة لكل 6،760 ذرة هيدروجين عادية. وبالتالي يتم إثراء المياه المتبقية في محتوى الديوتيريوم. يستمر التحليل الكهربائي لمئات اللترات من الماء حتى يبقى عدد قليل من المللترات من إنتاج أكسيد الديوتريوم النقي. وقد حلت هذه العملية، حتى العام 1943 طريقة على نطاق واسع الوحيدة المستخدمة، من خلال عمليات أقل تكلفة، مثل التقطير التجزيئي (D 2 O يصبح تتركز في بقايا السائل لأنه أقل تقلبا من H 2 O). يتم استخدام الماء الثقيل المنتج كوسيط للنيوترونات في محطات الطاقة النووية. يتم استخدام الماء الثقيل في المختبر كمقتفي نظائر في دراسات العمليات الكيميائية والكيميائية الحيوية.
