Deuteriumi mund të ketë efekte kinetike izotopike të ndryshme se sa hidrogjeni, dhe vetitë fizike dhe kimike të përbërjeve të deuteriumit janë të ndryshme nga ato të përbërësit të hidrogjenit. Për shembull, D2O (uji i rëndë) është më i ngurtë dhe më i rënë se H2O.

Uji i rëndë është rreth 10% më i dendur se uji i zakonshëm, aq sa akulli i ujit të rëndë mund të zhytet në ujë.

Ndryshimet në energjitë e lidhjes dhe gjatësitë e përbërjeve të izotopeve të hidrogjenit të rëndë janë më të mëdha se sa ndryshimet izotopike për çdo element tjetër. Lidhjet midis deuterit dhe tritiumit janë shumë më të forta se ato me hidrogjenin normal, dhe këto ndryshime janë të mjaftueshme për të prodhuar ndryshime të rëndësishme në reaksionet biologjike.

Kështu, uji i rëndë është toksik për organizmat eukariote. Në një zëvendësim prej 25% të ujit në trup me ujë të rëndë, shfaqen probleme me ndarjen dhe riprodhimin qelizorë, ndërsa një zëvëndësim prej 50% shkakton vdekjen.