氢有三个同位素，分别为氕、氘、氚。同位素的电子数相同，所以具有相同的化学性质。氕的原子核中只有一个质子，氕之间的聚变十分困难。氘的原子核中有一个质子和一个中子，比氕原子核重一倍。氘与氧结合生成重水(氧化氘)。这种液体可用在热核反应堆和化学试验里。氘被广泛用作示踪原子。氢的另一种同位素叫氚(又叫超重氢)。它用于热核反应堆，具有放射性。
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