deuterij (grč. δεύτερος: drugi), teški vodik, kemijski simbol ²H ili D, plin kojemu su atomi stabilni izotopi vodika s masenim brojem 2 i s relativnom atomskom masom 2,014. Atom deuterija sastoji se od jezgre, deuterona, koja je građena od jednog protona i jednog neutrona, a okružuje ju jedan elektron. Prirodni vodik sadrži približno 0,015 % deuterijevih atoma. Zbog velike razlike u masi razlikuju se deuterij i laki vodik (1H) u fizikalnim svojstvima, ali su im zbog istog atomskog broja kemijska svojstva gotovo identična; deuterij stupa u kemijske reakcije neznatno sporije, što se očituje kao izotopni efekt (→ izotopi). Na tome se temelji i dobivanje deuterija, jer se on, zbog sporije reakcije tijekom elektrolize vode, nakuplja u obliku teške vode. Deuterij se često primjenjuje kao izotopni obilježivač za određivanje strukture ili za proučavanje reakcijskih mehanizama i bioloških procesa. Nuklearna fuzija deuterija izvor je golemih količina energije, što bi moglo pridonijeti rješavanju svjetske energetske krize. Najvažniji deuterijev spoj, teška voda, D2O, rabi se kao usporivač neutrona u nuklearnim reaktorima. Deuterij je 1931. otkrio američki kemičar H. C. Urey sa suradnicima, za što je 1934. nagrađen Nobelovom nagradom za kemiju.
