Деутерият може да има различни кинетични изотопни ефекти от водорода, а физичните и химичните свойства на деутериевите съединения се различават от тези на водородните съединенията. Например тежка вода) е по-вискозна и по-тежка от обикновена вода).

Тежката вода е с около 10% по-плътна от обикновената вода, което е достатъчно, за да може ледът, образуван от тежка вода, да потъне в обикновена вода.

Разликите в енергиите на свързване и дължините на изотопните съединения на тежките водородни изотопи са по-големи от изотопната разлика за всеки друг елемент. Свързването между деутерий и тритий е по-силно, отколкото с обикновения водород, като тези разлики са достатъчни да предизвикат значителни промени в биологичните реакции.

Така че тежката вода е токсична за еукариотните организми. При 25% замяна на водата в организма с тежка вода възникват проблеми с клетъчното делене и репродукцията, а при 50% заместване причинява смърт.