Ciężka woda (D 2 O), zwana także tlenkiem deuteru, woda złożona z deuteru, izotop wodoru o masie dwukrotnie większej niż zwykły wodór i tlen. (Zwykła woda ma kompozycję przedstawioną przez H 2 O.) Dlatego ciężkie wody ma masę cząsteczkową około 20 (sumę dwukrotnej masie atomowej deuteru, które wynosi 2, a także ciężar atomowy tlen, które ma 16), podczas gdy zwykła woda ma masę cząsteczkową około 18 (dwukrotność masy atomowej zwykłego wodoru, który wynosi 1, plus tlen, który wynosi 16).
Zwykła woda pozyskiwana z większości naturalnych źródeł zawiera około jednego atomu deuteru na każde 6760 zwykłych atomów wodoru. a resztkowa woda jest w ten sposób wzbogacona w zawartość deuteru. Kontynuacja elektrolizy setek litrów wody, aż pozostanie tylko kilka mililitrów, daje praktycznie czysty tlenek deuteru. Operacja ta, do 1943 jedynym sposobem na szeroką skalę stosować, został zastąpiony przez mniej kosztowne procesy, takie jak destylacja frakcjonowana (D 2 O ulega koncentracji w ciekłej pozostałości, ponieważ jest mniej lotny niż H 2 O). Wytworzona ciężka woda wykorzystywana jest jako moderator neutronów w elektrowniach jądrowych. W laboratorium ciężka woda jest wykorzystywana jako znacznik izotopowy w badaniach procesów chemicznych i biochemicznych.
