우리 모두가 일반적으로 물의 화학적인 식을 알고있다 라고 하면 수소와 산소 즉 화학 기호로 표시하면 H(수소)와 O(산소)가 화학반응에 의하여 생성된 H₂O로 대부분 알고 있다. 우리가 살고있는 자연계에 존재하는 수소(H)의 종류는 세가지의 동위원소로 존재하는 것으로 발견되었다
동위원소란 수소 핵중의 중성자(전기장 없는 입자)의 수가 다른 경우의 수소를 말한다. 중성자가 없는 수소를 ¹₁H, 중성자 1개만 가지고 있는 수소를 중수소(Deuterium) 는 ²₁H, 3중수소(Tritium)는 ³₁H로 동위원소 세가지가 존재 한다. 대부분의 물속에는 중수소가 함유된다. 이 중수소의 기 호는 D로 표시하고 3중 수소는 T로 표시된다.

자연계에 존재하는 수소를 평균적으로 본다면 중성자가 없는 수소 ¹₁H이 6,700개에 대하여 3중수소 1개 정도로 존재한다. 3중 수소는 방사성 원소의 일종으로 그의 반감기는 12년이다. 이들은 지상의 성층권에서 끊임없이 만들어진다. 그러나 지구상에서는 그의 양은 극히 적다. 과학자들에 의하여 인공적으로 만들어진 4번째의 수소는 H과 다섯번째 동위 원소 H도 앞으로 존재가 예측되고 있어 이들도 역시 방사능을 가지고 있는 것으로 생각되고 있다. 이들 이상의 수소를 발견하고 있지 않으나 결국은 반수소를 생각하게 되었다. 즉 반수소란, 원래 수소는 플러스 전기를 띈
양자와 마이너스 전기를 띈 전자로 되어 있으나 반대로 마이너스 전하를 가진 원자핵(반양자), 플러스 전하를 가진 전자(양전자)가 있으므로 반중수소와 반 삼중수소도 생각될 수 있다. 자연계에서 발견된 산소의 동위원소는 3 가지가 있다.

첫번째 가벼운 산소가 ¹⁶O 이고 이것이 산소 대부분을 차지한다. 무거운 산소는 ¹⁸O 이고 이의 존재 비율은 적다. ¹⁷O 로 되기도 한다. 그러나 ¹⁷O은 찾아내기가 어렵다. 우리가 지상에서 호흡할 때 공기중의 ¹⁷O 의 원자는 10개, ¹⁸O는 55개, ¹⁶O는 27,000개의 비율로 존재함으로써 산소 종류 중에서 대부분을 차지하는 것은 역시 ¹⁶O 라고 볼수 있다.

인간의 연구로 가속기나 반응로에서 ¹³O, ¹⁴O, ¹⁵O, ¹⁹O, 20O 등을 얻어낼 수 있는 것으로 알려졌으며, 이들은 수명이 짧아서 수분 내에 붕괴되어 다른 원소로 변해버린다. 수소와 산소가 화합하여 생성된 물은 H₂O라고 표현되고 있지만, 물의 종류를 살펴보면 수소와 산소의 동위원소가 있음으로 해서 물의 종류는 48종류에 달한다. 이들 중에서 39종류는 방사성을 띈 물 분자들이며, 나머지 9종류는 일정한 물의 분자로써 존재한다.

이들 9종류를 들어보면 다음과 같다. H₂¹⁶O, H₂¹⁷O, H₂¹⁸O, HD¹⁶O, HD¹⁷O, D₂¹⁶O, D₂¹⁸O, D2¹⁷O, HD¹⁸O 여기에서 D는 중수소(Deuterium)를 나타낸다. 아직도 정확히 발견되는 ⁴₁H, ⁵₁H의 두가지가 존재한다면 예측해 볼 수 있는 물의 종류는 120가지에 달하게 된다. 1970 년대에 구소련에서 원소 ²⁴O가 얻어졌는데 이 물질은 불안정한 상태로써 존재하나 이들이 물을 생성하는 종류도 135가지에 달한다. 일반적으로 열거하여 본다면 가벼운 물과 무거운 물, 반중수, 평범한 물로 대변할 수 있다. 가벼운 물은 대표하는 식으로 표현하면 'HO으로 표시 하는 물이다. 그러나 이와 같은 물은 자연계에는 존재 하지 않는다. 과학자가 연구실에서 이와 같은 물을 만들어 내는 것 외에는 없다. 물의 본성을 알아보기 위해서는 밀도를 조사하는 것이다. 따라서 세계에서 큰 연구소에서는 여러가지의 동위 원소로부터 나타날 수 있는 물의 여러가지 성질을 연구하여 오고 있다.

무거운 물은 역시 자연계에는 존재하지 않는 물이다. 엄밀히 말해서 무거운 물이라고 하는 것은 수소와 산소의 동위원소 중 일 종류의 무거운 동위원소로부터 생성될 수 있는 D₂¹⁸O을 말할 수 있다. 그러나 이와 같은 물도 과학자의 실험실에서나 볼 수 있을 것이다. 원자 공학 등의 과학의 분야에서는 무거운물(중수)이라고 하면 산화수소(D)를 이룬 물을 의미하고 있다. 중수는 당연히 중수소(D)를 포함한 것이다. 이와 같은 중수가 존재한다는 사실이 알려진 것은 그리 멀지 않는 시기에 알려졌다. 현재 세계 여러나라에서는 큰 공장에서 수백만 톤의 물처리가 이루어지고 있으므로 이중에 중수소를 가려내고 순수한 중수를 처리한다. 평범한 물은 순수한 가벼운 수소와 공기 중에 존재하는 산소와 이루어진 물을 말한다. 이와 같은 평범한 물은 가벼운 수소와 안정한 산소의 동위원소로부터 만들어진 것이다. 평범한 물 중의 산소의 동위원소의 비율은 공기중의 산소와 동일하다. 무거운 수소는 포함되지 않는다.즉 평범한물은 물리, 화학자들이 물의 표준으로 이용한다.

이와 같은 평범한 물은 가벼운 수소와 안정한 산소의 동위원소로부터 만들어진 것이다. 평범한 물 중의 산소의 동위원소의 비율은 공기중의 산소와 동일하다. 무거운 수소는 포함되지 않는다. 즉 평범한 물은 물리, 화학자들이 물의 표준으로 이용한다.