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L'eau lourde ou oxyde de deutérium D2O (ou 2H2O) est constituée des mêmes éléments chimiques que l'eau ordinaire H2O (ou 1H2O), mais ses atomes d'hydrogène sont des isotopes lourds, du deutérium (le noyau de deutérium comporte un neutron en plus du proton présent dans tout atome d’hydrogène). C'est Gilbert Lewis qui isola le premier échantillon d'eau lourde pure, en 1933.

L'eau semi-lourde, ou eau deutérée, est l'oxyde mixte HDO (ou 1H2HO). Dans les océans, les mers et les eaux de surface, elle est bien plus abondante que l'eau lourde. Il arrive qu'on parle à tort d’eau lourde à son propos, au lieu d'eau semi-lourde.

Remarques :

quand on évoque l'eau lourde ou l'eau semi-lourde, dans le domaine de l'énergie nucléaire notamment, on qualifie souvent d'eau légère l'oxyde de protium (1H2O) ou bien l'eau naturelle (constituée essentiellement de cet oxyde) ;

de l'eau formée à partir d'oxygène 18 et d’hydrogène ordinaire (H218O) est sensiblement de même masse que l'oxyde de deutérium, et pourrait donc aussi être désignée sous le nom d'eau lourde (en pratique c'est rarement le cas, sauf précision explicite) ; il ne sera pas ici question de ce composé ;

l'oxyde de tritium T2O (ou 3H2O) et l'eau tritiée HTO (ou 1H3HO) sont parfois désignés sous le nom d’eau super-lourde.

Propriétés comparées des eaux lourde, semi-lourde et légère

Les caractéristiques ci-dessous ont été mesurées à pression atmosphérique standard[réf. nécessaire].

On aura remarqué que D2O est plus dense que HDO, elle-même plus dense que l'eau ordinaire, d'où ces noms d'eau lourde, semi-lourde et légère.

Utilisations

Résonance magnétique nucléaire

L’oxyde de deutérium est utilisé en spectroscopie par résonance magnétique nucléaire (RMN).