Deuterium kan ha olika isotopiska kinetiska effekter än väte, och fysiska och kemiska egenskaper hos deuteriums föreningar skiljer sig från de hos väteföreningar. Till exempel är D2O (vatten med hög deuteriumhalt) mer viskös och tyngre än H2O (vanligt vatten).

Vatten med hög deuteriumhalt är cirka 10 % tyngre än vanligt vatten, tillräckligt för att is från detta vatten ska sjunka i vanligt vatten.

Skillnaderna i bindningsenergierna och längderna på isotopiska föreningar av tungt väte är större än skillnaderna i isotopiska för andra element. Bindningarna mellan deuterium och tritiium är starkare än de med vanligt väte, och dessa skillnader är tillräckliga för att orsaka betydande förändringar i biologiska reaktioner.

Således är vatten med hög deuteriumhalt giftigt för eukaryota organismer. Vid en ersättning av 25 % av vatten i organismen med vatten med hög deuteriumhalt uppstår problem med cellens delning och reproduktion, och en ersättning i proportionen 50 % orsakar döden.