デュテリウムは水素と異なる同位体動力学的効果を持ち、デュテリウム化合物の物理的および化学的性質は水素化合物と異なります。例えば、D2O（重水）はH2O（通常の水）よりも粘稠で重いです。

重水は通常の水よりも約10％密度が高く、重水の氷が通常の水に沈むほどです。

重水の同位体結合エネルギーおよび結合長の違いは、他のどの元素よりも大きいです。デュテリウムとトリチウムの結合は通常の水素よりも強いです。これらの違いは、生物学的反応に重要な変化をもたらします。

したがって、重水は真核生物に対して有毒です。体内の水の25％を重水に置き換えると、細胞分裂および繁殖に問題が生じ、50％の置き換えは死をもたらします。