O deutério pode ter diferentes efeitos cinéticos isotópicos do que o hidrogênio, e as propriedades físicas e químicas dos compostos de deutércio diferem das dos composto de hidrogênios. Por exemplo, D2O (água pesada) é mais viscoso e pesado do que H2O.

A água pesada é cerca de 10% mais densa que a água normal, o suficiente para fazer com que gelo formado por água Pesada afunde na água comum.

As diferenças nas energias de ligação e nos comprimentos dos compostos isótopos do hidrogênio pesado são maiores do que as diferenças isotópicas para qualquer outro elemento. As ligações entre deutério e trítio são mais fortes do que com o hidrogénio normal, e essas diferenças são suficientes para produzir mudanças significativas nas reacções biológicas.

Assim, a água pesada é tóxica para os organismos eucarióticos. A uma substituição de 25% da água no corpo pela águapesada, ocorrem problemas com a divisão celular e reprodução, e uma proporção de reposição de 50% causa a morte.